Módulos PoE de I/O para edificios: energía y datos por un cable

En techos, patinillos y pequeños cuartos técnicos, lo difícil de añadir unos pocos puntos de I/O suele ser la alimentación, no la señal. Los módulos PoE de I/O toman su energía del cable Ethernet, de modo que un solo cable desde un switch PoE sustituye tanto a una fuente local de 24 V como a una conexión de datos independiente. Este artículo trata de las clases PoE y los presupuestos de potencia, los switches e inyectores, la serie PoE de I/O de ICP DAS y los límites de PoE en edificios.

Cómo funciona Power over Ethernet

El equipo fuente de alimentación (PSE), normalmente un switch PoE o un inyector, detecta primero un dispositivo alimentado (PD) compatible y solo después conecta los 48 V nominales. La energía circula por los pares de datos o por los pares libres, y el PD debe aceptar ambos. El switch NS-205PSE, por ejemplo, suministra energía por los pines 1, 2 y 3, 6, mientras que el inyector tNS-200IN usa los pares libres en los pines 4, 5 y 7, 8. Durante la detección, el PD señala una clase que indica al PSE cuánta potencia puede consumir.

La diferencia entre la potencia del PSE y la del PD cubre las pérdidas en hasta 100 m de cable. La norma IEEE 802.3bt añade clases superiores que los módulos de I/O no necesitan.

Ejemplo práctico: presupuesto PoE para un cuarto técnico

Un cuarto técnico de una planta recibe un switch NSM-208PSE de 8 puertos. Alimenta los siguientes dispositivos, con clase y consumo máximo tomados de sus hojas de datos:

La carga máxima real es de unos 21 W. Un presupuesto basado en los límites de clase, que es lo que un PSE puede reservar por puerto, asciende a 7 x 4,0 W + 15,4 W = 43,4 W. Cada dispositivo se mantiene dentro de los 15,4 W por puerto que entrega el NSM-208PSE. Para la alimentación de 48 V del switch, la hoja de datos indica 2,8 A a 48 VDC con todos los PD a plena carga. Dimensionar para ese valor cubre cualquier dispositivo 802.3af en cualquier puerto.

Switches e inyectores PoE

• NS-205PSE: 5 puertos, 4 de ellos PSE según IEEE 802.3af con hasta 15,4 W cada uno, entrada de 46-55 VDC, de -40 a +75 °C.
• NSM-208PSE: 8 puertos PSE con hasta 15,4 W cada uno en carcasa metálica.
• NS-205PSE-24V y NSM-208PSE-24V: versiones para paneles que solo disponen de 24 V; elevan la entrada a los 48 V necesarios para PoE.
• NSM-205GP y NSM-208GP: switches Gigabit con puertos IEEE 802.3at de hasta 30 W, entradas de alimentación redundantes y una salida de alarma por relé.
• iNS-306: switch IoT con 4 puertos PoE+, interfaz web que muestra tensión, corriente y consumo PoE, y programaciones de encendido, apagado y reinicio de potencia por puerto.
• tNS-200IN y tNS-200GIN: inyectores de un solo puerto de 15,4 W y 30 W que añaden PoE a un puerto de un switch sin PoE. Las variantes -24V funcionan a 24 VDC.
• NS-200PS: splitter PoE que entrega 24 VDC de hasta 10 W a un dispositivo sin entrada PoE.

Módulos PoE de I/O de ICP DAS

• PET-7000: versiones PoE de los módulos ET-7000 con Modbus TCP y UDP, servidor web integrado y HMI web; por ejemplo, PET-7015 (RTD), PET-7005 (termistor), PET-7017 (entrada analógica) y PET-7060 (6 DI, 6 relés). Son dispositivos IEEE 802.3af, en su mayoría de clase 1, y también funcionan con 12-48 VDC en el bloque de terminales.
• PET-7200: como el PET-7000, con un switch Ethernet de 2 puertos y bypass LAN para el cableado en cadena, por ejemplo PET-7215 (RTD) y PET-7260 (6 DI, 6 relés).
• PET-2200: la familia ET-2200 con un switch de 2 puertos y Modbus TCP/UDP, MQTT y SNMP V2c. Según la I/O, son de clase 1, 2 o 3.
• tPET: módulos diminutos de clase 1 con Modbus TCP/UDP y MQTT, alimentados por PoE o por una entrada de CC. Ejemplos son el tPET-P6 y el tPET-PD6 con 6 entradas de contacto húmedo o seco, y el tPET-P2R2 con 2 entradas y 2 relés de potencia.
• WISE-7100: módulos PoE que ejecutan reglas IF-THEN-ELSE configuradas desde un navegador web, como el WISE-7115 con 7 entradas RTD.

Otros dispositivos de edificio con entrada PoE incluyen los registradores de calidad del aire DL-302 y CL-202-E, el sensor de movimiento, temperatura y humedad PIR-230-E, los lectores de tarjetas ACS-10VP-MF y ACS-11P-MF y la sirena ALM-Horn-RGB.

Ventajas y límites en instalaciones de edificios

Ventajas

• Sin fuente de alimentación local en techos, cajas de suelo o pequeños armarios, y un solo tipo de cable para el instalador
• Respaldo por SAI para todos los dispositivos conectados mediante la alimentación del switch
• Reinicio remoto de potencia de un dispositivo bloqueado desde un switch gestionado como el iNS-306
• Los módulos PET y tPET también funcionan con alimentación de CC en el bloque de terminales cuando no hay ningún puerto PoE disponible

Límites

• El cable entre el puerto del switch y el dispositivo puede tener como máximo 100 m, como en cualquier enlace Ethernet de cobre.
• PoE alimenta la electrónica del módulo, no el cableado de campo. Las entradas de contacto húmedo y las salidas de colector abierto necesitan su propia tensión de campo, y los contactos de relé conmutan una alimentación externa. Las entradas de contacto seco, como las del tPET-PD6, leen contactos libres de tensión.
• Los módulos con switch de 2 puertos transmiten datos en cadena, pero planifique la alimentación de cada módulo por separado.
• Los relés que conmutan tensión de red requieren la separación habitual respecto al cableado de datos dentro de la caja.
• El presupuesto de potencia del switch y de su alimentación, y no el número de puertos, limita la cantidad de dispositivos.

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