摘要

　　4網(wǎng)口poe工控機(jī)的規(guī)格行上，網(wǎng)口數(shù)量與能供電的網(wǎng)口數(shù)量常常是兩個(gè)數(shù)。PoE讓同一根雙絞線既走數(shù)據(jù)又送直流電，端口在加電前還要先做檢測與分級(jí)。能不能用、能供多少電，取決于受電設(shè)備的功率等級(jí)、供電端的兩筆賬與線纜條件。

　　一、數(shù)據(jù)與供電如何共用線對

　　翻開一臺(tái)4網(wǎng)口poe工控機(jī)的規(guī)格行，網(wǎng)口后面常跟著一個(gè)括號(hào)，寫著其中幾個(gè)支持PoE。這兩個(gè)數(shù)字不是一回事：前者是接口數(shù)量，后者說明有幾個(gè)口能向外供電。把端口數(shù)當(dāng)成供電能力是常見混淆。

　　能這樣做有兩個(gè)前提：鏈路走的是雙絞線以太網(wǎng)，兩端設(shè)備都具備PoE能力。數(shù)據(jù)與電力在導(dǎo)體上的走法不同：數(shù)據(jù)以差分信號(hào)在成對的兩根線上傳輸，靠兩線之間的電壓差表示信號(hào)；直流電以共模電壓疊加在同一對導(dǎo)體上，兩根線同時(shí)抬高等量電壓，兩者因此互不干擾。

　　到了千兆及以上速率，網(wǎng)線的四對線全部用于傳數(shù)據(jù)，沒有留下空閑線對，電力只能直接疊加在傳數(shù)據(jù)的線對上，這種走法稱為幻象供電。兩對模式下，Mode A把電力加在數(shù)據(jù)對上，Mode B改用另外兩對備用線。

　　二、加電前的檢測與分級(jí)

　　端口不會(huì)因?yàn)椴迳暇€就送電，它要先確認(rèn)對面是誰。這一步叫檢測：端口送出很低的電壓，測量對端呈現(xiàn)的電阻，只有在約1.4至10.9V的區(qū)間里測到23.75至26.25kΩ的簽名，才認(rèn)定對端是可受電設(shè)備。

　　第二步是分級(jí)。端口把電壓抬到約14.5至20.5V，按對端吸取的電流讀出它宣告的功率等級(jí)。802.3af定義Class 0至3，802.3at增加Class 4，802.3bt擴(kuò)到Class 0至8。

　　這兩步?jīng)Q定了PoE的安全邊界。插在同一個(gè)網(wǎng)口上的普通以太網(wǎng)設(shè)備提供不出合法簽名，端口就不會(huì)給它加電；受電設(shè)備需要多少功率，加電之前端口已經(jīng)讀到，可以按已宣告的等級(jí)預(yù)留。

　　三、四個(gè)功率等級(jí)的兩端差額

　　IEEE 802.3按型別劃分PoE的供電能力，每個(gè)型別都給出供電端與受電端兩個(gè)數(shù)字。供電端是端口送到線纜上的功率上限，受電端是設(shè)備在100米末端至少能拿到的功率，差額留在路上。

　　把四個(gè)型別擺在一起看，等級(jí)越高，兩端數(shù)值的差額越大：Type 4的90 W與71.3 W相差約19 W，這段就是百米線纜上的發(fā)熱損耗。所以看4網(wǎng)口poe工控機(jī)的規(guī)格時(shí)，受電端那一列才是設(shè)備真正能用的功率。

　　四、網(wǎng)口數(shù)量與供電能力

　　供電能力其實(shí)要分兩筆賬來算。單口等級(jí)說的是一個(gè)端口最多能供出多少功率，整機(jī)總預(yù)算說的是這臺(tái)設(shè)備能同時(shí)供出多少功率。一臺(tái)每口標(biāo)30 W、總預(yù)算200 W的設(shè)備，未必能同時(shí)帶動(dòng)8臺(tái)各需25 W的相機(jī)。

　　線纜是第三條約束。PoE沿用100米的信道上限，線纜電阻直接吃掉一部分功率；線纜接近這個(gè)上限、又多根成束敷設(shè)時(shí)，功率等級(jí)越高對線纜類別與散熱的要求就越嚴(yán)。標(biāo)準(zhǔn)按對組規(guī)定最大回路電阻，Cat3為20 Ω，Cat5為12.5 Ω。

　　核對一套PoE方案時(shí)，順序可以這樣排：先算受電設(shè)備需要多少功率、落在哪個(gè)等級(jí)；再看供電端的單口等級(jí)與整機(jī)總預(yù)算；然后看線纜類別、長度與敷設(shè)散熱條件；最后把帶寬單獨(dú)算一遍。

　　五、機(jī)器視覺為何先用PoE

　　機(jī)器視覺是PoE最早被用起來的場景。產(chǎn)線上的相機(jī)往往離機(jī)柜很遠(yuǎn)，本身卻只要一個(gè)網(wǎng)口，4網(wǎng)口poe工控機(jī)把供電做進(jìn)網(wǎng)口后，相機(jī)端只接一根網(wǎng)線就能同時(shí)取電與傳圖，相機(jī)側(cè)少一套電源與連接點(diǎn)。

　　相機(jī)功耗決定供電端口選哪一檔。多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)GigE相機(jī)的功耗落在802.3af的12.95 W以內(nèi)，基礎(chǔ)檔就夠；帶板載處理、主動(dòng)散熱或補(bǔ)光的相機(jī)會(huì)落到802.3at甚至802.3bt。

　　六、機(jī)型上PoE網(wǎng)口的可選性

　　讀一臺(tái)機(jī)器的網(wǎng)口規(guī)格時(shí)，要分兩個(gè)數(shù)字看：網(wǎng)口總數(shù)說明能接多少路網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可選PoE網(wǎng)口數(shù)說明其中幾路能向外供電。只有全部網(wǎng)口都帶供電能力時(shí)兩個(gè)數(shù)字才重合，更多時(shí)候給出的是總數(shù)與一個(gè)更小的可選數(shù)。

　　東田科技桌面式工控機(jī)DTB-2102L-BH610MC的網(wǎng)口規(guī)格正是這種寫法：5個(gè)千兆網(wǎng)口，其中4個(gè)可選POE。兩個(gè)數(shù)字并排出現(xiàn)，先把受電設(shè)備數(shù)量對到可供電的網(wǎng)口數(shù)，再把功率等級(jí)對到供電端要預(yù)留的等級(jí)。

　　結(jié)語

　　PoE把供電做進(jìn)了網(wǎng)口，但一根網(wǎng)線能送多少電，不是端口數(shù)量能回答的問題。先看清受電設(shè)備需要哪個(gè)功率等級(jí)，再核對供電端的單口等級(jí)與整機(jī)總預(yù)算，最后回到線纜條件，4網(wǎng)口poe工控機(jī)該配幾路供電，答案會(huì)自己浮出來。

　　FAQ

　　PoE網(wǎng)口能給工控機(jī)自身供電嗎？

　　不能。PoE供的是接在網(wǎng)口上的受電設(shè)備，工控機(jī)整機(jī)仍按自己的直流輸入方式取電；網(wǎng)口帶不帶PoE說的是這一路能不能向外送電。

　　標(biāo)著30 W的四個(gè)口能同時(shí)滿載嗎？

　　要看整機(jī)總預(yù)算。單口等級(jí)只說明每個(gè)口的上限，總預(yù)算決定同時(shí)能供出多少；四口同時(shí)滿功率時(shí)，先把四臺(tái)受電設(shè)備的需求相加再加線纜損耗。

　　工業(yè)相機(jī)一般需要哪一檔PoE？

　　多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)GigE相機(jī)的功耗落在802.3af范圍內(nèi)，基礎(chǔ)檔就夠；帶板載處理、主動(dòng)散熱或補(bǔ)光的相機(jī)會(huì)升到802.3at或802.3bt，4網(wǎng)口poe工控機(jī)供電端要按更高等級(jí)預(yù)留。