Als herstellerübergreifender IEEE-Standard hat sich Power over Ethernet (PoE) seit mehr als zehn Jahren in industriellen Anwendungen etabliert. Durch die Verwendung dieser Technologie lässt sich der Verdrahtungsaufwand reduzieren. Außerdem gestaltet sich die Vernetzung flexibler und die schlanke PoE-Verkabelung senkt die Installationskosten. Abgesetzte Netzwerkteilnehmer, die sich beispielsweise im Außenbereich von Gebäuden befinden, benötigen nämlich nur eine Leitung zur Übermittlung von Daten und Energie. Bei den anzukoppelnden Geräten geht es beispielsweise um Access Points, Zutrittskontrollen oder die erheblich steigenden Anwendungen mit einer Kameraüberwachung. Im Bürobereich hat sich Power over Ethernet längst zur Versorgung von Voice-over-IP-Telefonen (VoIP) durchgesetzt.
Bei der PoE-Technologie wird die Energie für das zu beliefernde Gerät über die Datenleitung transportiert. Die dazu erforderliche Leistung handeln der Abnehmer – das Powered Device (PD) – und der Versorger – das Power Sourcing Equipment (PSE) – elektrisch untereinander aus. Anschließend wird die Versorgungsspannung über die nicht genutzten Leitungen der achtadrigen Verkabelung bis zu einer Übertragungs-
geschwindigkeit von 100 MBit/s gespeist (Modus B). Alternativ ist eine sogenannte Phantomspeisung mit einer Datenrate bis
1 GBit/s moduliert über die Datenleitungen möglich (Modus A). Der Modus wird selbstständig ausgehandelt, lässt sich aber auf Wunsch über Dip-Schalter fest vorgeben. Das PSE kann ein Mehrport-PoE-Switch oder ein PoE-Injektor als Stand-alone-Lösung sein.
Schutz vor Kurzschluss
Für die verschiedenen Leistungsklassen stellt Phoenix Contact neue PoE-Injektoren zur Verfügung. Mit bis zu 30 W Versorgung erfüllen die Geräte die Standards IEEE 802.3 af (15,4 W) und 802.3 at (30 W). Obwohl der kommende Standard IEEE 802.3 bt derzeit noch nicht verabschiedet ist, sind die PoE-Injektoren bereits optional entsprechend ausgelegt. Die 60-W-Komponenten können zum Beispiel leistungsstarke PTZ-Kameras (Pan Tilt Zoom – Schwenken, Neigen, Zoomen) beliefern, die oftmals eine integrierte Infrarotheizung umfassen, um das Beschlagen der Scheibe zu verhindern. Zu diesem Zweck ist eine höhere Leistung notwendig, als sie der bisherige PoE-Standard IEEE 802.3 at bis 30 W bereitstellen kann.
Neben den unterschiedlichen Leistungsklassen bis 60 W zeichnen sich die PoE-Injektoren durch einen weiten Betriebstemperaturbereich von -40 bis 75 °C aus, weshalb sie vielseitig einsetzbar sind. Die Geräte werden flexibel über einen redundanten Eingangsspannungsbereich von 18…57 V DC versorgt und erlauben somit die Verwendung von 24-VDC- und 48-VDC-Netzteilen. Zur Absicherung von Kurzschlüssen auf der PoE-Versorgungsleitung bietet das interne Netzteil eine galvanische Trennung. Diese schützt den PoE-Injektor, aber auch vorgeschaltete Netzteile und andere Komponenten im Versorgungssegment vor der Zerstörung durch einen Kurzschluss zwischen den PoE-führenden Datenleitungen und gegen den Kabelschirm. So lassen sich erhebliche Kosten vermeiden. Zudem ist die Nutzung von galvanisch getrennten Netzteilen in zahlreichen Anwendungen vorgeschrieben.
Überspannungsschutz integriert
Erstmals verfügen die PoE-Injektoren wahlweise über einen integrierten Überspannungsschutz. Dies ist besonders wichtig, da Ethernet-Schnittstellen mit niedrigen Signalpegeln bei hohen Frequenzen arbeiten. Das macht sie empfindlich in Bezug auf Überspannungen, die zur Zerstörung der teuren Netzwerkkomponenten führen können. Gerade bei einer gebäude- oder schaltschrankübergreifenden Verkabelung sind die Geräte bei einkoppelnden Spannungen gefährdet. Der in die Injektoren eingebaute Überspannungsschutz entspricht dem
Standard DIN EN 61643–21 mit der IEC-Prüfklasse C2. Dabei ist der feldseitige,
PoE-führende Port als Überspannungsschutzschnittstelle gedacht. Die Lösung
sichert alle acht Signalwege ab.
Die PoE-Injektoren zeichnen sich ferner durch eine patentierte Schirmstromüber-wachung aus. Ist die Installation durch verschiedene Potenzialbezüge gekennzeichnet, können Ausgleichsströme über den Kabelschirm fließen. Daraus resultieren unter Umständen eine Beschädigung kostspieliger Betriebsmittel und damit der Stillstand der kompletten Fertigung. Daher beinhalten die PoE-Injektoren INJ 2000 eine einfache Diagnose. Vorhandene Ausgleichsströme oder eingekoppelte Ströme auf der PoE-führenden Leitung werden messtechnisch ermittelt und über eine LED angezeigt. Diese leuchtet bei einem Kabelschirmstrom ab 30 mA auf. Dem Anwender wird somit visualisiert, dass in seiner gesamten Installation ein generelles Erdungsproblem vorliegt. Einzelne Schaltschränke oder Gebäudeteile sind also möglicherweise nicht sachgerecht unter-
einander potenzialverbunden oder bei der
Kabelverlegung gibt es zu viele Einkopplungsmöglichkeiten für elektromagnetische Einflüsse.
Wirtschaftliche Montage
Darüber hinaus umfassen die PoE-Injektoren erstmals eine integrierte Patch-Panel-Funktion. Die bisher übliche RJ45-Buchse für beide Ethernet-Ports wird jetzt durch Klemmtechnologien zum Anschluss der PoE-
führenden Feldleitung ergänzt. Durch die einfache Anbindung der Leitung an den
Injektor entfällt die aufwendige Montage
eines RJ45-Steckverbinders mit speziellem Werkzeug. Ebenso erübrigt sich das Platzieren eines separaten Patch-Panels mit einem Verbindungs-Patchkabel. Das spart Kosten und Platz auf der Tragschiene ein.
Die PoE-Injektoren unterstützen unterschiedliche Anschlusstechnologien, um die individuellen Wünsche der Anwender zu erfüllen. Aufgrund der einfachen, schnellen und sicheren Installation wird der Zeitbedarf so um bis zu 60 % reduziert, was die Montage wirtschaftlich gestaltet.
Suchwort: cav0918phoenixcontact
Autor: Bernd Rosenbaum
Produktmanager Communication Interfaces,
Phoenix Contact Electronics
