Modules d'E/S PoE pour bâtiments : alimentation et données en un câble

Dans les faux-plafonds, les colonnes montantes et les petites salles techniques, la difficulté d'ajouter quelques points d'E/S réside souvent dans l'alimentation électrique plutôt que dans le signal. Les modules d'E/S PoE prélèvent leur énergie sur le câble Ethernet : un seul câble issu d'un commutateur PoE remplace à la fois une alimentation locale 24 V et une liaison de données séparée. Cet article traite des classes PoE et des bilans de puissance, des commutateurs et injecteurs, de la série d'E/S PoE d'ICP DAS, ainsi que des limites du PoE dans les bâtiments.

Fonctionnement du Power over Ethernet

L'équipement d'alimentation (PSE), généralement un commutateur PoE ou un injecteur, détecte d'abord un périphérique alimenté (PD) conforme, puis active la tension nominale de 48 V. L'énergie circule soit sur les paires de données, soit sur les paires libres, et le PD doit accepter les deux modes. Le commutateur NS-205PSE, par exemple, alimente sur les broches 1, 2, 3 et 6, tandis que l'injecteur tNS-200IN utilise les paires libres sur les broches 4, 5, 7 et 8. Pendant la détection, le PD signale une classe qui indique au PSE la puissance maximale qu'il peut absorber.

La différence entre la puissance du PSE et celle du PD correspond aux pertes dans un câble de 100 m maximum. La norme IEEE 802.3bt ajoute des classes supérieures dont les modules d'E/S n'ont pas besoin.

Exemple détaillé : bilan PoE d'une salle technique

Une salle technique d'un étage est alimentée par un commutateur NSM-208PSE à 8 ports. Il alimente les appareils suivants, avec classe et consommation maximale tirées de leurs fiches techniques :

La charge maximale réelle est d'environ 21 W. Un bilan fondé sur les limites de classe, c'est-à-dire la puissance qu'un PSE peut réserver par port, atteint 7 x 4,0 W + 15,4 W = 43,4 W. Chaque appareil reste dans les 15,4 W par port que fournit le NSM-208PSE. Pour l'alimentation 48 V du commutateur, la fiche technique indique 2,8 A sous 48 VDC avec tous les PD à pleine charge. Dimensionner sur cette valeur couvre tout appareil 802.3af sur n'importe quel port.

Commutateurs PoE et injecteurs

• NS-205PSE : 5 ports, dont 4 PSE conformes IEEE 802.3af jusqu'à 15,4 W chacun, entrée 46-55 VDC, -40 à +75 °C.
• NSM-208PSE : 8 ports PSE jusqu'à 15,4 W chacun, dans un boîtier métallique.
• NS-205PSE-24V et NSM-208PSE-24V : versions pour les armoires ne disposant que d'une alimentation 24 V ; elles élèvent l'entrée à 48 V, nécessaires au PoE.
• NSM-205GP et NSM-208GP : commutateurs Gigabit avec ports IEEE 802.3at jusqu'à 30 W, entrées d'alimentation redondantes et sortie d'alarme à relais.
• iNS-306 : commutateur IoT à 4 ports PoE+, avec une interface web affichant la tension, le courant et la consommation PoE, ainsi que des programmations de mise sous et hors tension et de réinitialisation par port.
• tNS-200IN et tNS-200GIN : injecteurs monoport de 15,4 W et 30 W qui ajoutent le PoE à un port d'un commutateur non PoE. Les variantes -24V fonctionnent en 24 VDC.
• NS-200PS : séparateur PoE fournissant 24 VDC jusqu'à 10 W à un appareil sans entrée PoE.

Modules d'E/S PoE d'ICP DAS

• PET-7000 : versions PoE des modules ET-7000 avec Modbus TCP et UDP, serveur web intégré et IHM web, par exemple PET-7015 (RTD), PET-7005 (thermistance), PET-7017 (entrée analogique) et PET-7060 (6 DI, 6 relais). Ce sont des appareils IEEE 802.3af, pour la plupart de classe 1, qui fonctionnent aussi en 12-48 VDC sur le bornier.
• PET-7200 : comme les PET-7000, avec un commutateur Ethernet à 2 ports et un bypass LAN pour un câblage en guirlande, par exemple PET-7215 (RTD) et PET-7260 (6 DI, 6 relais).
• PET-2200 : la famille ET-2200 avec un commutateur à 2 ports et Modbus TCP/UDP, MQTT et SNMP V2c. Selon les E/S, ils sont de classe 1, 2 ou 3.
• tPET : petits modules de classe 1 avec Modbus TCP/UDP et MQTT, alimentés par PoE ou par une entrée DC. Exemples : tPET-P6 et tPET-PD6 avec 6 entrées à contact sec ou humide, et tPET-P2R2 avec 2 entrées et 2 relais de puissance.
• WISE-7100 : modules PoE qui exécutent des règles SI-ALORS-SINON configurées dans un navigateur web, comme le WISE-7115 avec 7 entrées RTD.

Parmi les autres appareils de bâtiment à entrée PoE figurent les enregistreurs de qualité de l'air DL-302 et CL-202-E, le capteur de mouvement, température et humidité PIR-230-E, les lecteurs de badge ACS-10VP-MF et ACS-11P-MF, ainsi que la sirène ALM-Horn-RGB.

Avantages et limites dans les installations de bâtiment

Avantages

• Aucune alimentation locale dans les faux-plafonds, les boîtiers de sol ou les petits coffrets, et un seul type de câble pour l'installateur
• Secours par onduleur pour tous les appareils connectés grâce à l'alimentation du commutateur
• Réinitialisation à distance de l'alimentation d'un appareil bloqué depuis un commutateur administrable tel que l'iNS-306
• Les modules PET et tPET fonctionnent aussi sur une alimentation DC via le bornier lorsqu'aucun port PoE n'est disponible

Limites

• Le câble entre le port du commutateur et l'appareil ne peut pas dépasser 100 m, comme pour toute liaison Ethernet en cuivre.
• Le PoE alimente l'électronique du module, pas le câblage terrain. Les entrées à contact humide et les sorties à collecteur ouvert nécessitent leur propre tension terrain, et les contacts de relais commutent une alimentation externe. Les entrées à contact sec, comme celles du tPET-PD6, lisent des contacts libres de potentiel.
• Les modules à commutateur 2 ports transmettent les données en guirlande, mais l'alimentation de chaque module doit être prévue séparément.
• Les relais qui commutent une tension secteur exigent la séparation habituelle avec le câblage de données à l'intérieur du coffret.
• Le bilan de puissance du commutateur et de son alimentation, et non le nombre de ports, limite le nombre d'appareils.

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