PoE I/O-modules voor gebouwen: voeding en data over één kabel

In plafonds, schachten en kleine technische ruimten is het lastige bij het toevoegen van een paar I/O-punten vaak de voeding, niet het signaal. PoE I/O-modules halen hun voeding uit de Ethernetkabel, zodat één kabel van een PoE-switch zowel een lokale 24 V-voeding als een aparte dataverbinding vervangt. Dit artikel behandelt PoE-klassen en vermogensbudgetten, switches en injectors, de PoE I/O-serie van ICP DAS, en de grenzen van PoE in gebouwen.

Hoe Power over Ethernet werkt

De power sourcing equipment (PSE), meestal een PoE-switch of een injector, detecteert eerst een conform powered device (PD) en schakelt pas daarna de nominale 48 V in. De voeding loopt over de dataparen of over de reserveparen, en het PD moet beide accepteren. De NS-205PSE-switch voedt bijvoorbeeld via pin 1, 2 en 3, 6, terwijl de tNS-200IN-injector de reserveparen op pin 4, 5 en 7, 8 gebruikt. Tijdens de detectie meldt het PD een klasse, die de PSE vertelt hoeveel vermogen het mag trekken.

Het verschil tussen het vermogen van de PSE en dat van het PD dekt het verlies in tot 100 m kabel. IEEE 802.3bt voegt hogere klassen toe die I/O-modules niet nodig hebben.

Uitgewerkt voorbeeld: PoE-budget voor een technische ruimte

Een technische ruimte op één verdieping krijgt een 8-poorts NSM-208PSE-switch. Die voedt de volgende apparaten, met klasse en maximaal verbruik uit hun datasheets:

De werkelijke maximale belasting is ongeveer 21 W. Een budget op basis van klassegrenzen, wat een PSE per poort mag reserveren, komt uit op 7 x 4,0 W + 15,4 W = 43,4 W. Elk apparaat blijft binnen de 15,4 W per poort die de NSM-208PSE levert. Voor de 48 V-voeding van de switch geeft het datasheet 2,8 A bij 48 VDC met alle PD's op volle belasting. Dimensioneren op die waarde dekt elk 802.3af-apparaat op elke poort.

PoE-switches en injectors

• NS-205PSE: 5 poorten, waarvan 4 PSE volgens IEEE 802.3af met elk tot 15,4 W, 46-55 VDC-ingang, -40 tot +75 °C.
• NSM-208PSE: 8 PSE-poorten met elk tot 15,4 W in een metalen behuizing.
• NS-205PSE-24V en NSM-208PSE-24V: versies voor panelen die alleen 24 V hebben; ze verhogen de ingang naar de 48 V die PoE nodig heeft.
• NSM-205GP en NSM-208GP: Gigabit-switches met IEEE 802.3at-poorten van tot 30 W, redundante voedingsingangen en een relais-alarmuitgang.
• iNS-306: IoT-switch met 4 PoE+-poorten, een webinterface die PoE-spanning, -stroom en -verbruik toont, en per poort schakel- en resetschema's voor de voeding.
• tNS-200IN en tNS-200GIN: enkelpoort-injectors met 15,4 W en 30 W die PoE toevoegen aan een poort van een niet-PoE-switch. De -24V-varianten werken op 24 VDC.
• NS-200PS: PoE-splitter die 24 VDC levert, tot 10 W, voor een apparaat zonder PoE-ingang.

PoE I/O-modules van ICP DAS

• PET-7000: PoE-versies van de ET-7000-modules met Modbus TCP en UDP, een ingebouwde webserver en Web HMI, bijvoorbeeld PET-7015 (RTD), PET-7005 (thermistor), PET-7017 (analoge ingang) en PET-7060 (6 DI, 6 relais). Het zijn IEEE 802.3af-apparaten, de meeste in klasse 1, en ze werken ook op 12-48 VDC via de klemmenstrook.
• PET-7200: zoals PET-7000, met een 2-poorts Ethernet-switch en LAN-bypass voor daisy-chain-bedrading, bijvoorbeeld PET-7215 (RTD) en PET-7260 (6 DI, 6 relais).
• PET-2200: de ET-2200-familie met een 2-poorts switch en Modbus TCP/UDP, MQTT en SNMP V2c. Afhankelijk van de I/O zijn ze klasse 1, 2 of 3.
• tPET: compacte klasse 1-modules met Modbus TCP/UDP en MQTT, gevoed via PoE of een DC-ingang. Voorbeelden zijn de tPET-P6 en tPET-PD6 met 6 natte of droge contactingangen, en de tPET-P2R2 met 2 ingangen en 2 vermogensrelais.
• WISE-7100: PoE-modules die IF-THEN-ELSE-regels uitvoeren die in een webbrowser zijn ingesteld, zoals de WISE-7115 met 7 RTD-ingangen.

Andere gebouwapparaten met PoE-ingang zijn de DL-302 en CL-202-E datalogger voor luchtkwaliteit, de PIR-230-E bewegings-, temperatuur- en luchtvochtigheidssensor, de kaartlezers ACS-10VP-MF en ACS-11P-MF, en de ALM-Horn-RGB-sirene.

Voordelen en grenzen in gebouwinstallaties

Voordelen

• Geen lokale voeding in plafonds, vloerdozen of kleine behuizingen, en één kabeltype voor de installateur
• UPS-back-up voor alle aangesloten apparaten via de voeding van de switch
• Externe stroomreset van een vastgelopen apparaat via een managed switch zoals de iNS-306
• De PET- en tPET-modules werken ook op een DC-voeding via de klemmenstrook waar geen PoE-poort beschikbaar is

Grenzen

• De kabel tussen switchpoort en apparaat mag maximaal 100 m lang zijn, zoals voor elke koperen Ethernetverbinding.
• PoE voedt de elektronica van de module, niet de veldbedrading. Ingangen met natte contacten en open-collectoruitgangen hebben hun eigen veldspanning nodig, en relaiscontacten schakelen een externe voeding. Ingangen met droge contacten, zoals die op de tPET-PD6, lezen potentiaalvrije contacten.
• Modules met een 2-poorts switch geven data door in een daisy chain, maar plan de voeding van elke module apart.
• Relais die netspanning schakelen vereisen de gebruikelijke scheiding van datakabels binnen de behuizing.
• Het vermogensbudget van de switch en zijn voeding, niet het aantal poorten, beperkt het aantal apparaten.

Stuur de punten per locatie en een beschrijving van het netwerk naar ons technisch verkoopteam voor een voorstel.