4网口poe工控机：一根网线里的数据与供电如何共存

　　摘要

　　4网口poe工控机的规格行上，网口数量与能供电的网口数量常常是两个数。PoE让同一根双绞线既走数据又送直流电，端口在加电前还要先做检测与分级。能不能用、能供多少电，取决于受电设备的功率等级、供电端的两笔账与线缆条件。

　　一、数据与供电如何共用线对

　　翻开一台4网口poe工控机的规格行，网口后面常跟着一个括号，写着其中几个支持PoE。这两个数字不是一回事：前者是接口数量，后者说明有几个口能向外供电。把端口数当成供电能力是常见混淆。

　　能这样做有两个前提：链路走的是双绞线以太网，两端设备都具备PoE能力。数据与电力在导体上的走法不同：数据以差分信号在成对的两根线上传输，靠两线之间的电压差表示信号；直流电以共模电压叠加在同一对导体上，两根线同时抬高等量电压，两者因此互不干扰。

　　到了千兆及以上速率，网线的四对线全部用于传数据，没有留下空闲线对，电力只能直接叠加在传数据的线对上，这种走法称为幻象供电。两对模式下，Mode A把电力加在数据对上，Mode B改用另外两对备用线。

　　二、加电前的检测与分级

　　端口不会因为插上线就送电，它要先确认对面是谁。这一步叫检测：端口送出很低的电压，测量对端呈现的电阻，只有在约1.4至10.9V的区间里测到23.75至26.25kΩ的签名，才认定对端是可受电设备。

　　第二步是分级。端口把电压抬到约14.5至20.5V，按对端吸取的电流读出它宣告的功率等级。802.3af定义Class 0至3，802.3at增加Class 4，802.3bt扩到Class 0至8。

　　这两步决定了PoE的安全边界。插在同一个网口上的普通以太网设备提供不出合法签名，端口就不会给它加电；受电设备需要多少功率，加电之前端口已经读到，可以按已宣告的等级预留。

　　三、四个功率等级的两端差额

　　IEEE 802.3按型别划分PoE的供电能力，每个型别都给出供电端与受电端两个数字。供电端是端口送到线缆上的功率上限，受电端是设备在100米末端至少能拿到的功率，差额留在路上。

　　把四个型别摆在一起看，等级越高，两端数值的差额越大：Type 4的90 W与71.3 W相差约19 W，这段就是百米线缆上的发热损耗。所以看4网口poe工控机的规格时，受电端那一列才是设备真正能用的功率。

　　四、网口数量与供电能力

　　供电能力其实要分两笔账来算。单口等级说的是一个端口最多能供出多少功率，整机总预算说的是这台设备能同时供出多少功率。一台每口标30 W、总预算200 W的设备，未必能同时带动8台各需25 W的相机。

　　线缆是第三条约束。PoE沿用100米的信道上限，线缆电阻直接吃掉一部分功率；线缆接近这个上限、又多根成束敷设时，功率等级越高对线缆类别与散热的要求就越严。标准按对组规定最大回路电阻，Cat3为20 Ω，Cat5为12.5 Ω。

　　核对一套PoE方案时，顺序可以这样排：先算受电设备需要多少功率、落在哪个等级；再看供电端的单口等级与整机总预算；然后看线缆类别、长度与敷设散热条件；最后把带宽单独算一遍。

　　五、机器视觉为何先用PoE

　　机器视觉是PoE最早被用起来的场景。产线上的相机往往离机柜很远，本身却只要一个网口，4网口poe工控机把供电做进网口后，相机端只接一根网线就能同时取电与传图，相机侧少一套电源与连接点。

　　相机功耗决定供电端口选哪一档。多数标准GigE相机的功耗落在802.3af的12.95 W以内，基础档就够；带板载处理、主动散热或补光的相机会落到802.3at甚至802.3bt。

　　六、机型上PoE网口的可选性

　　读一台机器的网口规格时，要分两个数字看：网口总数说明能接多少路网络设备，可选PoE网口数说明其中几路能向外供电。只有全部网口都带供电能力时两个数字才重合，更多时候给出的是总数与一个更小的可选数。

　　东田科技桌面式工控机DTB-2102L-BH610MC的网口规格正是这种写法：5个千兆网口，其中4个可选POE。两个数字并排出现，先把受电设备数量对到可供电的网口数，再把功率等级对到供电端要预留的等级。

　　结语

　　PoE把供电做进了网口，但一根网线能送多少电，不是端口数量能回答的问题。先看清受电设备需要哪个功率等级，再核对供电端的单口等级与整机总预算，最后回到线缆条件，4网口poe工控机该配几路供电，答案会自己浮出来。

　　FAQ

　　PoE网口能给工控机自身供电吗？

　　不能。PoE供的是接在网口上的受电设备，工控机整机仍按自己的直流输入方式取电；网口带不带PoE说的是这一路能不能向外送电。

　　标着30 W的四个口能同时满载吗？

　　要看整机总预算。单口等级只说明每个口的上限，总预算决定同时能供出多少；四口同时满功率时，先把四台受电设备的需求相加再加线缆损耗。

　　工业相机一般需要哪一档PoE？

　　多数标准GigE相机的功耗落在802.3af范围内，基础档就够；带板载处理、主动散热或补光的相机会升到802.3at或802.3bt，4网口poe工控机供电端要按更高等级预留。