25 Avril 2012  |  Automatisation
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 04/2012

Une solution intelligente pour la communication industrielle

Bruno Schait*

Le protocole TCP/IP s’est depuis longtemps imposé dans le monde de la bureautique. Il a aussi maintenant fait ses preuves dans l’automatisation industrielle, dans la domotique, ainsi que dans les systèmes de gestion du trafic. Avec Power over Ethernet, «PoE» en abrégé, on peut alimenter les périphériques en courant, directement par le câble réseau.
 
Le spécialiste de la communication Korenix se consacre depuis longtemps au thème de la communication industrielle. Sous le terme générique «Industrial Ethernet», des produits performants ont été développés et commercialisés de manière ciblée. Les appareils fonctionnant dans des environnements industriels difficiles doivent satisfaire à certaines conditions: montage sur un profilé-support DIN, mode de protection élevé, résistance aux vibrations, conception sans ventilateur, alimentation électrique 24 VAC/DC redondante, plage de température élargie de –20 °C à +70 °C, ainsi que des précautions particulières concernant la sécurité après défaillance et la transmission des alarmes. Korenix est le leader du marché dans le secteur des interrupteurs Ethernet industriels dotés de la fonction PoE.
 
Figure 1. Des interrupteurs industriels robustes dotés de la fonctionnalité PoE.
 
Différentes exécutions permettent de couvrir un très large domaine d’applications. Toutefois, l’utilisateur d’une solution PoE dans un environnement industriel peut se poser des questions comme celles-ci:
  • Comment le PoE fonctionne-t-il?
  • Peut-on exploiter conjointement des périphériques dotés ou non de la fonction PoE?
  • Quels avantages la fonctionnalité PoE apporte-t-elle?
  • Quelles fonctions supplémentaires les interrupteurs Ethernet PoE offrent-ils?
  • Quelles applications conviennent-elles pour le PoE?
 
Comment le PoE fonctionne-t-il?
Voici tout d’abord le principal message: on peut utiliser la fonctionnalité PoE avec les infrastructures de câbles existantes. Aujourd’hui, les installations de câbles Cat-5 sont prépondérantes. La largeur de bande de 100 Mbit, que l’on peut atteindre pour un périphérique, suffit également dans un avenir lointain. Les câbles disposent de quatre paires de fils torsadés, mais on n’en emploie que deux. On peut donc utiliser en toute liberté les deux paires de fils restantes, pour une solution PoE, par exemple.
 
Figure 2. Le principe du Power over Ethernet (PoE).
 
Le PoE est spécifié dans la norme IEEE 802.3af. Cette norme subdivise les appareils PoE en deux catégories principales. Dans la première, on trouve les équipements d’alimentation en énergie (Power Sourcing Equipment PSE ), dans la seconde les produits de consommation (Powered Devices PD). La variante active avec la solution PSE constitue le sujet de cet article. La gamme de produits va des interrupteurs PoE Fast Ethernet à 5/6 ports non administrables avec raccordement LWL, jusqu’aux interrupteurs PoE Fast Ethernet à 6 ports, administrables. Certains appareils disposent de la technologie brevetée «Rapid Super Ring»; lors d’une rupture de câble, la liaison est rétablie en moins de 10 ms grâce à une ligne de secours, ce qui permet une très haute disponibilité. Les deux paires de fils non utilisées fournissent une tension nominale de 48 VDC (44...57 V), permettant d’obtenir une puissance théorique de 15 W. La norme IEEE 802.af part du principe qu’après les pertes dans le conducteur, le périphérique dispose encore de 13 W environ.
 
Figure 3. La technique de pilotage PoE.
 
Des périphériques avec et sans PoE
On peut néanmoins exploiter parfaitement dans le même réseau et avec les mêmes composants, les périphériques non compatibles avec le PoE. Afin que les utilisateurs n’aient aucun dommage à déplorer, on a introduit un procédé adéquat, appelé «Resistive Power Discovery». En l’occurrence, le fournisseur d’énergie applique d’abord plusieurs fois une tension minimale sur les fils, ne pouvant normalement pas endommager l’appareil. Il détermine ensuite si le fournisseur d’énergie possède une résistance de charge de 25 kΩet est donc compatible avec le PoE. Sur ce, on alimente le consommateur avec une faible puissance et on doit alors indiquer à laquelle des quatre classes de puissance PoE définies dans la norme il appartient. C’est seulement après cette confirmation que le périphérique (PD) reçoit sa pleine puissance et peut entamer une exploitation normale.
 
Les avantages de la fonctionnalité PoE
Outre l’économie du câble d’alimentation en courant ou d’une partie du raccordement au réseau, le PoE offre une alimentation électrique fiable et sûre. Une garantie d’alimentation en courant, y compris en cas de panne du réseau, est également simple à réaliser, car il suffit de protéger l’interrupteur PoE par une alimentation sans coupure.
 
Figure 4. La classification PoE selon la norme iEEE 802.af.
 
Des fonctions supplémentaires avec le PoE
Les interrupteurs PoE peuvent non seulement alimenter les périphériques en courant, ils offrent également d’autres fonctions utiles, permettant ainsi une plus grande souplesse d’utilisation. Il faut que dans la série JetNet décrite, l’utilisateur des fonctions additives PoE ne soit confronté à aucun compromis lors de l’emploi de la technologie d’interrupteur. Toutes les normes courantes et reconnues sont mises en œuvre. Ainsi, on n’a pas à renoncer à des fonctions telles que la technologie Rapid Super Ring, l’alimentation électrique redondante, les contacts relais d’alarme, ni à diverses fonctions de gestion comme SNMP, V1/V2/V3, IGMP snooping, RMON, LACP, VLAN et Qo. Par ailleurs, les appareils PoE, qui sont conçus pour une utilisation industrielle, garantissent une parfaite exploitation dans des conditions difficiles.
Grâce à l’interface Web intégrée dans l’interrupteur, la configuration est encore plus simple. On peut alors avoir accès très facilement à l’appareil à l’aide d’un navigateur Web standard, comme le MS Internet Explorer, via l’adresse IP, et effectuer ainsi les configurations correspondantes. On peut adapter individuellement chaque port: assistance PoE, oui ou non, et objectif de puissance maximale (protection des périphériques).
 
Figure 5. Une application typique avec l’interrupteur PoE JetNet 3705.
 
Des détails utiles
Avec la série JetNet, une planification journalière et hebdomadaire permet d’établir des ports PoE. L’utilisateur peut alors déterminer, aussi bien d’heure en heure que chaque semaine, quand les ports Ethernet correspondants doivent être activés ou non; une commande supérieure est inutile. La fonction LPLD intégrée contrôle en temps réel l’activité de l’appareil raccordé. Si l’information en retour fait défaut, l’interrupteur PoE JetNet peut effectuer indépendamment une réinitialisation du périphérique et, ainsi, remettre à nouveau automatiquement en service le consommateur raccordé.
 
Les applications avec le PoE
Parce que la puissance des appareils est limitée à 15 W, certaines applications sont soumises à des restrictions. Les appareils typiques pour la technique PoE sont les suivants: caméras IP, points d’accès WLAN, téléphonie IP, points d’accès Bluetooth, radiodiffusion optique par faisceau hertzien (FSO), systèmes de contrôle d’accès et bien d’autres applications dans l’automatisation industrielle, la domotique, la technique de sécurité, les systèmes de gestion du trafic et la vidéosurveillance.
 
Conclusion
Le PoE offre davantage qu’uniquement la possibilité d’alimenter les périphériques en courant. Grâce à de nombreuses fonctions intégrées, il est possible de réaliser des solutions économiques, fiables et pérennes. Les multiples domaines d’utilisation et les nouvelles possibilités ont également pour effet, l’amélioration prochaine de la norme actuelle IEE802.3af, par la norme IEE802.3at. Ainsi, la puissance du périphérique, qui est aujourd’hui de 15 W environ, passera à 30 W, permettant ainsi d’autres possibilités d’utilisation. Cette norme enrichie a déjà été transposée dans les interrupteurs PoE JetNet les plus récents.
 
Spectra (Schweiz) AG
8132 Egg/ZH
Tél: 043 277 10 50
www.spectra.ch
 

* PDG de Spectra (Schweiz) AG


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