用智能PoE交换机简化工业以太网联网

        工业物联网（IIoT）应用中最广泛使用的有线网络协议是以太网。因此，在任何工业自动化设施中，到处都可以看到以太网电缆。由于在安装以太网的地方也需要有电力供应，所以几乎在以太网电缆所在的地方也会发现电源线--通常是在同一个电缆束中。

以太网供电（PoE）的出现，大大简化了工业自动化设施。通过在与以太网连接相同的电缆上传输电力，需要在设施上铺设更少的电缆，从而更容易设置或重新配置制造现场。

    本文讨论了支持PoE的智能工业以太网交换机如何在降低成本的同时简化工厂布局。然后，它介绍了INTELLINET以太联的两款PoE 工业交换机（508254符合IEEE 802.3at/af（PoE+/PoE）标准，PoE功率预算高达120W，IP40级金属外壳，DIN导轨安装），它们可以通过同一根以太网电缆提供网络连接和电源。

简化工业自动化电缆布局
许多工业自动化设施被设计成易于重新配置。例如，制造设施中的一条装配线可能需要拆下并设置为制造不同的产品。将以太网与PoE结合起来，使一些设备几乎即插即用，增加了工厂车间的模块化，只需插入以太网电缆就可以提供网络连接和电源。这简化了工厂的设置，使之更容易将电缆铺设到设备上。

这也节省了设计设施的时间，同时节省了额外的布线成本和铺设电缆所需的人力。此外，通过为网络上的每个PoE终端-或受电设备（PD）提供一个中央电源，PoE提供了一个单一的维护点。支持PoE的交换机或集线器可以为每个PD安全地提供高达120瓦（W）的电力，使PoE适用于摄像机、紧凑型控制面板和一些工厂设备等。

PoE还可以为额外的布线腾出空间。由于热量问题，工业设施中的大多数电缆束被限制在总共约24根电缆。同一捆电缆通常使用重型扭结带固定在一起，使电缆紧紧地绑在一起。因此，捆绑中的所有电缆共享和捕获热量，这提高了整个电缆捆绑的温度，被称为 "温升"。由于电阻随温度的升高而增加，随着温升的增加，由于热量造成的功率和信号损失将降低线束中每根电缆的功率效率。PoE消除了工业自动化中使用的许多电源电缆，从而减少了电缆束中的电缆数量，减少了热量并防止以太网双绞线的信号衰减。这也提高了向设备输送电力的效率。
目前有三种标准用于通过标准Cat5e以太网布线提供PoE：802.3af可以从电源设备向每个PD提供高达15.4W的直流电；802.3at（PoE+）提供高达25.5W的功率；最新的标准802.3bt（PoE++）可以通过标准Cat5e以太网布线提供高达60W的功率。802.3bt还可以通过Cat6或Cat6a布线支持高达90W的功率，Cat6或Cat6a可以通过更粗的电线传输功率。每个标准都是向后兼容的。

在一个新的工业自动化设施中增加以太网PoE交换机

构建新网络时，增加PoE的最简单方法是加入支持PoE的以太网交换机。一个简单的解决方案4端口千兆以太网PoE+工业交换机，带2个SFP端口 - 恶劣工业环境的大功率PoE+连接

当电缆插入其四个PoE+ 以太网端口之一时，508254会与PD启动一个简短的PoE握手协议。该握手协议确定终端是否需要PoE电源，如果需要，则确定终端要求的功率大小。这使得PoE交换机能够安全有效地将请求的功率应用于以太网终端，并在以太网电缆断开或终端停止响应的情况下，安全地从PD断开电源。如果PD正确供电，交换机上该PoE端口的LED指示灯就会亮起，表明该端口正在接收电源。这也有助于诊断任何电源问题。例如，如果一个PD没有运行，而相应的PoE指示灯关闭，这可能表明电缆损坏或断开，也可能是终端没有正确完成PoE握手。

对于更复杂的工业自动化网络，508278（工业8端口千兆以太网PoE+第2层+网络管理交换机，支持每个PD高达30W的功率，带2个SFP端口。）  DIN导轨八口管理型PoE+以太网交换机（图2）。这款IP30等级的以太网交换机的额定工作温度范围为-40°C至+75°C，使其适用于干燥、无尘、极端的温度等工业环境。
508278系列可以安装在DIN导轨或面板上。它是一个管理型交换机，这意味着它可以像508254一样完全即插即用，或者也可以通过连接到其任何一个以太网端口的PC使用Web浏览器进行配置。安全性允许最多十个IP地址被授予访问管理界面的权限。配置界面的其他功能包括安全问题的自动电子邮件警报、设置动态主机配置协议（DHCP）参数、基于端口的流量控制和限制、端口转发以及访问系统日志。浏览器界面还可以访问8K个条目的MAC表，以审查、编辑或删除条目。

结论

随着能够处理电源的以太网交换机的引入，PoE的使用变得更加容易。为工业自动化应用选择合适的PoE以太网交换机可以节省时间和成本，同时在同一根电缆上提供安全和高效的电力传输以及可靠的网络连接。