Med stadig bedre performance og et stigende antal understøttede slutbrugerenheder, så er Power over Ethernet (PoE) – som i ét kabel forsyner industrielle slutbrugerenheder med data og strøm – ved at blive noget af en ’altmuligmand’ på den digitale fabrik. Forskellige komponenter føder ind til og udnytter PoE, og Siemens tilbyder en omfattende portefølje til endnu mere effektive industrielle applikationer. Det sparer tid, kræfter og penge – fra planlægning til installation og idriftsættelse og vedligeholdelse.
I disse digitaliseringstider stiger antallet af applikationer på IIoT (the Industrial Internet of Things) voldsomt. De netværkskomponenter, man bruger, skal ikke alene forsynes med data over længere tid og på en driftssikker måde, men også med strøm. Jo lettere det er, jo mere effektive bliver løsningerne, jo hurtigere kommer produkterne på
markedet og jo lavere bliver omkostningerne gennem produktets levetid.
Data- og strømkabel i ét – automatiseret, standardiseret og fleksibelt
Power over Ethernet bliver bedre og bedre. Teknologien stammer fra hjemme- og kontormiljøer, hvor WLAN-tilslutninger, internetkameraer eller IP-telefoner længe har haft data og strømforsyning i ét og samme kabel. Den værdi, du får, er klar: Først og fremmest sparer du tid på at planlægge nye produktionsnetværk eller dem, der skal udvides. De er nemmere at sætte op og sætte i drift, fx er de meget hurtigere at samle, fordi der er færre kabler.
Med færre kabler går det også hurtigere med at finde fejl og udskifte komponenter samt tilpasse netværket til skiftende forhold. I et industrielt miljø understøtter PoE infrastrukturelle slutbrugerenheder, fx Industrial Wireless LAN-tilslutninger til trådløs kommunikation – og som noget helt nyt også RTLS-gateways (real-time locating system), som man bruger til at lokalisere emner og/eller mennesker i realtid. Dertil kommer de traditionelle slutbrugerenheder, fx identifikationssystemer til at spore produkter med samt kameraer til kvalitetstjek eller til overvågning af bygninger, områder og anlæg.
De PoE-kompatible Industrial Ethernet-switches fungerer som forsyningskilder (power sourcing equipment, PSE). De specielle switches har en spænding på 48 til 54 V jævnstrøm til de trådede par i Ethernet-kablerne. Derfor har slutbrugerenhederne kun brug for en Ethernet-forbindelse. Kablings- og kommunikationsmekanismerne forbliver stort set uberørte, ligesom det også er tilfældet med den opbyggede cybersecurity, sikkerhed eller redundansstrategierne. Kravene til elektricitet til industrielle PoE-slutbrugerenheder varierer fra få watt på små kortlæsere til adgangskontrol til tocifrede wattstørrelser på fx opvarmede udendørskameraer. I IEEE 802.3bt-standarden er der defineret otte strømklasser og en øvre grænse på 90 watt pr. port – i praksis kan man p.t. have op til 60 watt på afstande op til 100 meter. Strømniveauet ’afstemmes’ typisk automatisk mellem de fødende og de brugende enheder (hardware) i henhold til IEEE-standarderne. Brugeren skal ikke samtidig konfigurere noget manuelt. Det kan man dog godt, da man på mange enheder kan specificere strøm-outputtet præcist for hver port.
PoE-portefølje til en række industrielle applikationer
Alt dette gør sig også gældende for de nye Power over Ethernet-varianter af SCALANCE-X industrielle Ethernet-switches fra Siemens. Deres strømkapacitet kan deles individuelt op og anvendes optimalt, og dermed kan man forsyne et stort antal slutbrugerenheder (flere end ved en automatiseret proces). Med SCALANCE XR-300PoE WG (workgroup)-tavle-switches – med et stort antal porte – kan man forsyne op til 26 slutbrugerenheder med data og strøm gennem hvert enkelt datakabel. Alle de nye PoE-switches understøtter IEEE 802.3bt-standarden og leverer op til 30 watt på hver port. Via deres 10 Gbps-kobberporte (gigabyte pr. sekund) kan man komme op på 60 watt. Hvis den givne strømkapacitet ikke er tilstrækkelig, kan man bruge flere eksterne strømforsyninger. SCALANCE PSR9230PoE-strømforsyningen i 19 ”-format er udviklet specielt til tavleswitches. Med to af disse enheder kan man udvide strømkapaciteten til maksimalt 570 watt.
De industrielle SCALANCE XP-200PoE-enheder er designet til en udvidet temperaturskala og med IP65-beskyttelsesglas er de velegnede til installationer uden kabinet i fabriksmiljøer. Omvendt er tavle/workgroup-enhederne designet til brug ved temperaturer, der er højere end i et kontormiljø, fx er varianten med et stort antal porte en traditionel stjernekobling i kontrolrummet. PoE-varianter i RUGGEDCOM-serien, fx RUGGEDCOM RST916P eller RST2228P, er ideelle i de fleste barske miljøer, fx inden for transport, olie og gas eller energiforsyning, da de kan levere op til 420 watt eller 500 watt PoE-strøm på en driftssikker måde ved
temperaturer mellem -40 og +85 °C.
Dermed adresserer de en bred vifte af mulige applikationer og fordele i industrielle miljøer.
Topmoderne intralogistisk netværk
Et meget komplekst og praktisk eksempel er den behovsbaserede forsyning i elektronikproduktionen på Siemens fabrik i Fürth, Tyskland, hvor man bruger materialebokse på førerløse trucks (AGV’er). Der er ca. 2.000 af disse bokse i cirkulation på trucks. SIMATIC RTLS (real-time locating system) skaber transparens og fremover også sikkerhed mod kollision. RTLS-transpondere med et unikt identifikationsnummer er monteret på materialeboksene og registrerer positionen. Disse
transpondere opfanges med korte mellemrum af et uafhængigt netværk af RTLS-gateways, og dermed ved man, hvor de er. Disse RTLS-gateways monteres højt oppe for at sikre en optimal dækning, og de forbindes til servere via et separat Industrial Ethernet-netværk med SCALANCE X PoE-switches. De får strøm fra netværkskablet –ligesom en lang række IWLAN-tilslutninger til trådløs kommunikation med truckene. Det har i høj grad lettet installationsarbejdet og har gjort, at det er meget hurtigere at sætte dem i drift.
Den overordnede fordel ikke kun i RTLS-projekter:
Porteføljen omfatter ikke-styrede og styrede PoE-switches i Layer 2- eller Layer 3-varianter. På den måde kan man, som tidligere nævnt, opbygge netværk individuelt og tilpasse dem præcist til skiftende miljøer.
Fokus på produkt- og proceskvalitet
Entydig og komplet sporing af komponenter og overvågning – ideelt set af alle trin i processerne – er afgørende for en konstant høj kvalitet i en stærkt automatiseret industriel produktion. Netværkskompatible identifikationssystemer, fx kodelæsere og RFID-læsere (radio frequency
identification) og kameraer, som der hele tiden kommer flere og flere af, spiller en afgørende rolle. Og dermed også kabelføringen og mængden af data. Højtydende PoE-switches med datarater op til 10 Gbps sørger for, at der er en reserve til den stigende anvendelse og opsamling af data fra stadigt kraftigere slutbrugerenheder. Det gælder fx højtopløselige HD-kameraer til kvalitetssikring på målesystemer og andre lokationer. Du kan installere og udskifte dem hurtigt med bare et enkelt kabel – uden specialviden takket være en standardiseret konfiguration. Udover kvaliteten sikrer man en høj tilgængelighed og dermed produktivitet på fabrikken.
Vi har allerede reduceret kabelføringen på industrielle PoE-komponenter betragteligt, men du kan gøre det endnu mere enkelt ved hjælp af FastConnect-kabelsystemet fra Siemens. Dermed kan du
implementere systemtestede løsninger fra en
enkelt kilde med både RJ45- og M12-stik.
Mere effektiv adgangsbeskyttelse – inden for og uden for
I særligt følsomme områder og i den stærkt automatiserede produktion med autonome trucks (AGV’er) eller robotter er det vigtigt at beskytte sig mod uautoriseret adgang ved hjælp af kameraer. Disse kameraer sidder ofte meget spredt og har en højere og højere opløsning, og de bliver typisk forsynet via PoE for at holde behovet for kabler nede. Her overstiger datamængden også hurtigt de nuværende, typiske transmissionsrater. De PoE-kompatible SCALANCE XC-200-switches understøtter uplink-datahastigheder på op til 10 Gbps og løser eventuelle flaskehalse. Derudover kan man betjene disse DIN-skinne-switches som en traditionel automationsenhed med 24 V jævnstrøm, fx kan de forsynes fra en almindelig strømforsyning, fx SITOP.
Strømovervågningen i Industrial Ethernetswitch'en med PoE kompenserer delvist for manglen på styring eller diagnosticeringsfunktioner i disse kameraer. Når vi taler om porte, som kan tændes og slukkes individuelt, kan man genstarte kameraerne trådløst i tilfælde af fejl. Man kan også nemt anvende redundante
netværksstrukturer.
Takket være den øgede strømforsyning kan man også inkludere undersektioner udendørs via PoE. Med op til 60 watt pr. port kan man også forsyne opvarmede kameraer, og det garanterer drift, når temperaturen kommer ned under frysepunktet.
Klar til fremtiden
Power over Ethernet er en omkostningseffektiv måde at forsyne netværksinfrastrukturen og slutbrugerenheder med data og strøm på ved at bruge Industrial Ethernet-switches. Det er også kompatibelt med de teknologier, der er på vej, fx time-sensitive networking (TSN) og 5G. Med PoE
kan man let integrere slutbrugerenheder i netværket og forsyne dem optimalt. Dermed kan man lave standardiserede kommunikationsløsninger fra ende til anden i bestemmende realtidsapplikationer – enten kablet via TSN eller trådløst i 5G-netværk.