Moduli I/O PoE per edifici: alimentazione e dati su un solo cavo

In controsoffitti, colonne montanti e piccole sale tecniche, la parte più difficile dell'aggiunta di pochi punti I/O è spesso l'alimentazione, non il segnale. I moduli I/O PoE prelevano l'alimentazione dal cavo Ethernet, quindi un solo cavo da uno switch PoE sostituisce sia un'alimentazione locale a 24 V sia un collegamento dati separato. Questo articolo tratta le classi PoE e i budget di potenza, gli switch e gli iniettori, la serie di moduli I/O PoE di ICP DAS e i limiti del PoE negli edifici.

Come funziona Power over Ethernet

L'apparecchiatura di alimentazione (PSE), di solito uno switch PoE o un iniettore, rileva prima un dispositivo alimentato conforme (PD) e solo dopo attiva la tensione nominale di 48 V. L'alimentazione passa sulle coppie dati oppure sulle coppie di riserva, e il PD deve accettare entrambe le soluzioni. Lo switch NS-205PSE, per esempio, alimenta sui pin 1, 2 e 3, 6, mentre l'iniettore tNS-200IN usa le coppie di riserva sui pin 4, 5 e 7, 8. Durante il rilevamento il PD segnala una classe che indica al PSE quanta potenza può assorbire.

La differenza tra potenza PSE e potenza PD copre la perdita in cavi fino a 100 m. IEEE 802.3bt aggiunge classi superiori di cui i moduli I/O non hanno bisogno.

Esempio svolto: budget PoE per una sala tecnica

Una sala tecnica su un piano riceve uno switch NSM-208PSE a 8 porte. Alimenta questi dispositivi, con classe e consumo massimo ricavati dalle rispettive schede tecniche:

Il carico massimo effettivo è di circa 21 W. Un budget basato sui limiti di classe, cioè la potenza che un PSE può riservare per porta, risulta 7 x 4,0 W + 15,4 W = 43,4 W. Ogni dispositivo rimane entro i 15,4 W per porta che l'NSM-208PSE eroga. Per l'alimentazione a 48 V dello switch, la scheda tecnica riporta 2,8 A a 48 VDC con tutti i PD a pieno carico. Dimensionare su questo valore copre qualsiasi dispositivo 802.3af su qualsiasi porta.

Switch e iniettori PoE

• NS-205PSE: 5 porte, 4 delle quali PSE secondo IEEE 802.3af con fino a 15,4 W ciascuna, ingresso 46-55 VDC, da -40 a +75 °C.
• NSM-208PSE: 8 porte PSE con fino a 15,4 W ciascuna in un involucro metallico.
• NS-205PSE-24V e NSM-208PSE-24V: versioni per quadri che dispongono solo di 24 V; portano l'ingresso ai 48 V necessari per il PoE.
• NSM-205GP e NSM-208GP: switch Gigabit con porte IEEE 802.3at fino a 30 W, ingressi di alimentazione ridondanti e un'uscita di allarme a relè.
• iNS-306: switch IoT con 4 porte PoE+, un'interfaccia web che mostra tensione, corrente e consumo PoE, e pianificazioni di accensione, spegnimento e reset per ciascuna porta.
• tNS-200IN e tNS-200GIN: iniettori monoporta da 15,4 W e 30 W che aggiungono il PoE a una porta di uno switch privo di PoE. Le varianti -24V funzionano a 24 VDC.
• NS-200PS: splitter PoE che fornisce 24 VDC fino a 10 W per un dispositivo privo di ingresso PoE.

Moduli I/O PoE di ICP DAS

• PET-7000: versioni PoE dei moduli ET-7000 con Modbus TCP e UDP, web server integrato e Web HMI, per esempio PET-7015 (RTD), PET-7005 (termistore), PET-7017 (ingresso analogico) e PET-7060 (6 DI, 6 relè). Sono dispositivi IEEE 802.3af, la maggior parte in Classe 1, e funzionano anche a 12-48 VDC sulla morsettiera.
• PET-7200: come il PET-7000, con uno switch Ethernet a 2 porte e bypass LAN per il cablaggio in daisy-chain, per esempio PET-7215 (RTD) e PET-7260 (6 DI, 6 relè).
• PET-2200: la famiglia ET-2200 con uno switch a 2 porte, Modbus TCP/UDP, MQTT e SNMP V2c. A seconda dell'I/O, sono in Classe 1, 2 o 3.
• tPET: moduli miniaturizzati di Classe 1 con Modbus TCP/UDP e MQTT, alimentati da PoE o da un ingresso in continua. Esempi sono il tPET-P6 e il tPET-PD6 con 6 ingressi a contatto bagnato o asciutto, e il tPET-P2R2 con 2 ingressi e 2 relè di potenza.
• WISE-7100: moduli PoE che eseguono regole IF-THEN-ELSE configurate in un browser web, come il WISE-7115 con 7 ingressi RTD.

Altri dispositivi per edifici con ingresso PoE includono i data logger per la qualità dell'aria DL-302 e CL-202-E, il sensore di movimento, temperatura e umidità PIR-230-E, i lettori di schede ACS-10VP-MF e ACS-11P-MF e la sirena ALM-Horn-RGB.

Vantaggi e limiti negli impianti edilizi

Vantaggi

• Nessuna alimentazione locale in controsoffitti, scatole da pavimento o piccoli quadri, e un solo tipo di cavo per l'installatore
• Backup UPS per tutti i dispositivi collegati tramite l'alimentazione dello switch
• Reset remoto dell'alimentazione di un dispositivo bloccato da uno switch gestito come l'iNS-306
• I moduli PET e tPET funzionano anche con un'alimentazione in continua sulla morsettiera dove non è disponibile una porta PoE

Limiti

• Il cavo tra porta dello switch e dispositivo può essere lungo al massimo 100 m, come per qualsiasi collegamento Ethernet in rame.
• Il PoE alimenta l'elettronica del modulo, non il cablaggio di campo. Gli ingressi a contatto bagnato e le uscite open-collector richiedono una propria tensione di campo, e i contatti dei relè commutano un'alimentazione esterna. Gli ingressi a contatto asciutto, come quelli del tPET-PD6, leggono contatti privi di tensione.
• I moduli con switch a 2 porte fanno passare i dati lungo una catena daisy-chain, ma l'alimentazione di ciascun modulo va pianificata separatamente.
• I relè che commutano tensione di rete richiedono la consueta separazione dal cablaggio dati all'interno del quadro.
• Il numero di dispositivi è limitato dal budget di potenza dello switch e della sua alimentazione, non dal numero di porte.

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