Industrie 4.0 und das Internet der Dinge bringen eine noch nie dagewesene Vernetzung von immer mehr Geräten. Die großen Herausforderungen liegen in der durchgängigen Kommunikation und der Interpretation der Daten. Die Verkabelung der Infrastruktur und die elektrische Versorgung der Geräte, von der Watt-Leistung bis zum Ein- und Ausschaltverhalten, dürfen da maximal ein Nebenthema sein. Genau das erreicht die PoE-Technik.
Die Basiskomponenten von PoE-Lösungen sind Ethernet-Switches, die als Power Sourcing Equipment (PSE) operieren und den Strom zusammen mit den Daten über das Ethernet-Kabel an die PoE-Endgeräte, die Powered Devices (PD), liefern. Endgeräte ohne PoE-Funktion können ebenfalls an einen PoE-Switch angeschlossen und an ihm betrieben werden. Die Gefahr eines elektrischen Schadens besteht nicht: Der Switch erkennt das Gerät als nicht-PoE und schaltet keine Spannung auf. Das macht den Parallelbetrieb von normalen und PoE-Endgeräten möglich und erlaubt einen schrittweisen Einstieg in die Technik.
Geringere Installationskosten
Es macht schon einen Unterschied, ob für die Inbetriebnahme von beispielsweise vier IP-Kameras für die Gebäudeüberwachung nur je ein Ethernet-Kabel vom Switch zur Kamera geführt werden muss – oder aber vier geeignete Netzteile beschafft, montiert, an das 230-V-Netz angeschlossen und dann mit den Kameras über eine Zweidrahtleitung verbunden werden müssen. Die Kosten dieser aufwändigen Installation übersteigen die Preisdifferenz zwischen einem normalen und einem PoE-Switch. Das rechnet sich nicht nur in der Gebäudeautomatisierung, wo oft große Entfernungen vorliegen. Auch bei Anwendungen wie beispielsweise der Qualitätskontrolle im Produktionsprozess, bei der vier winzige IP-Cameras jede Sekunde die Erzeugnisse von verschiedenen Seiten aufnehmen und der PoE-Switch die Bilder dem übergeordneten PC zur Visual Inspection zuführt, lohnt sich die Anschaffung.
Passenden Switch auswählen
Kamera-Anwendungen wie die oben erwähnten Szenarien erfordern einen Full-Gigabit-PoE-Switch, da die hohen Auflösungen und Frameraten (Zahl der Bilder pro Sekunde) viele Daten produzieren. Sind die Kameras im Außenbereich montiert, wird womöglich eine kleine Heizung sowie Infrarotsensoren und Motoren für Rotate-, Tilt- und Zoom-Funktionen mitversorgt.
Die Leistungsaufnahme kann da schnell die im Standard IEEE802.3af definierten 15 W übersteigen und einen PoE-Switch nach IEEE802.3at mit 30-W-Leistung pro Port erforderlich machen. Führt die Verbindung der Kameras zu PCs und Servern über weite Strecken oder befinden sich elektromagnetischen Störungen auf den Kabeln, ist ein Glaserfaser-Port für den Uplink eine Lösung. Die Ausführung dieser Ports umfasst Multi- und Single-Mode-Varianten, aber auch SC-Stecker oder SFP-Ports. Ein weiteres Produktmerkmal eines PoE-Switches ist seine eigene Spannungsversorgung. Die Modelle mit 24 V und internem Booster auf die 48-V-PoE-Spannung sind beliebter als die native Variante mit 48-56 V. Wegen dieser Vielfalt an Anforderungen hat das Unternehmen Spectra gleich mehrere unterschiedliche PoE-Switch-Serien mit jeweils spezialisierten Modellvarianten im Programm.
Green-IT geht jeden an
In den Betrieben und Anlagen laufen die am Ethernet angeschlossenen Komponenten oft rund um die Uhr - 24 Stunden, sieben Tage die Woche. Häufig läuft die Produktion aber nur werktags acht Stunden; die Betriebsstunden von Kameras, Sensoren, Telefonen und WLAN-Routern werden aber trotzdem nicht gesenkt beziehungsweise über Nacht ausgeschaltet. Dies liegt zum einen daran, dass die Kabel direkt in den Elektroschaltschrank führen und kein Ein-/Ausschalter vorhanden ist. Zum anderen ist es zu aufwändig, täglich die gesamten Geräte einzeln ein- und auszuschalten. Mit den Managed-PoE-Switches der IGS-Serie ist dies hingegen problemlos möglich: Per Weboberfläche lässt sich für jeden Port eine Kalenderfunktion aufrufen, in der für jeden Wochentag die minutengenaue Ein- und Ausschaltzeit der PoE-Stromversorgung definiert werden kann. Green-IT ist immerhin nicht nur ein Thema für Rechenzentren. Es geht jeden etwas an: Zuhause im Smart Home, bei der Arbeit im Smart Office/Factory oder unterwegs in der Smart City.
Mehr als 30 W, weiter als 100 m
Die aktuelle Norm IEEE 802.3at legt die maximale PoE-Leistung auf 30 W fest. Noch mehr Leistung kommt mit dem noch nicht verabschiedeten 802.3bt Standard, der 60 W (2-Pair) beziehungsweise 90 W (4-Pair) bieten wird. Bei Spectra und anderen Anbietern sind solche Hochleistungs-PoE-Switches bereits verfügbar. Sie eröffnen neue Anwendungsmöglichkeiten. Insbesondere der Anschluss von Box-PCs, Panel-PCs oder HMI-Devices mit bis zu 21-Zoll-Displays ist damit möglich.
Auch für die Verlängerung der maximalen Reichweite von 100 m stehen verschiedene PoE-Speziallösungen zur Verfügung. Eine Verdoppelung der Reichweite auf 200 m ermöglichen schon einfache PoE-Extender. Sie bauen das gedämpfte Datensignal neu auf und schicken es über die weiteren 100 m. Auch der PoE-Strom wird weiter transportiert – der Extender benötigt für den eigenen Bedarf lediglich ein bis zwei Watt.
Aber es geht auch noch länger: Mit Long Reach PoE (LRP) sind IP-Netzwerk-Verbindungen bis zu 1000 m möglich. Dafür schießt ein PoE-Injector eine bis zu 60-W-Leistung ein, die am PoE-Extender an vier Ports mit je maximal 15 W abgegriffen werden kann. So können an einem Ort ohne externe Stromversorgung gleich mehrere IP-Geräte im Mini-Netzwerk betrieben werden. Typische Anwendungsfälle sind ausgedehnte Anlagen im Außenbereich: Wasser- und Energiewirtschaft sowie Agrartechnik.
