Năm câu hỏi quan trọng cần cân nhắc khi cấp nguồn PoE cho các hệ thống công nghiệp

Bạn có đang gặp phải những khó khăn khi kết nối thiết bị với hệ thống công nghiệp của bạn hoặc truyền dữ liệu trong khi đồng thời cung cấp một lượng lớn nguồn điện cho các thiết bị cần cấp nguồn (PD) không, ví dụ như IP Camera hoặc các thiết bị phát sóng không dây ? Power Over Ethernet (PoE) là một giải pháp cung cấp năng lượng khi tận dụng cáp để truyền tải điện năng từ thiết bị cấp nguồn (PSE). Lợi ích của PoE bao gồm tiết kiệm chi phí và thời gian cũng như tính linh hoạt cao hơn. Ví dụ như bạn có thể giảm thời gian và chi phí lắp đặt các thiết bị điện, vì bạn không cần phải lắp đặt ổ cắm điện bên cạnh từng thiết bị cần cấp nguồn. Hơn nữa, việc sử dụng PSE giúp loại bỏ việc phải đi dây nguồn vào các ổ cắm điện cố định. Bạn có thể lắp đặt các PD tại các vị trí mong muốn và kết nối chúng dễ dàng với các thiết bị PSEs ví dụ một thiết bị chuyển mạch PoE. Nếu cần thay đổi và hiệu chỉnh trong tương lai, việc thay đổi lại vị trí lắp đặt các PSE dễ dàng hơn việc bạn thay đổi và lắp đặt lại các ổ cắm cố định.

Tuy nhiên, nhu cầu thị trường ngày càng tăng đối với các camera IP có độ phân giải cao hơn và các điểm truy cập không dây kết nối với nhiều thiết bị hơn, PoE 15 hoặc 30 Watt phổ biến hiện nay không còn đáp ứng đủ nhu cầu. Hơn nữa, việc đảm bảo rằng PSE và PD tương thích với nhau có thể tốn nhiều thời gian và đó không phải là việc mà các kỹ sư công nghiệp mong muốn.

Trong bài viết này, chúng tôi muốn đưa ra câu trả lời cho một số câu hỏi quan trọng mà chúng tôi thường gặp tập trung xung quanh vòng đời hệ thống của các hệ thống công nghiệp. Đến cuối bài viết, bạn sẽ hiểu rõ hơn về cách triển khai các hệ thống công nghiệp sử dụng các giải pháp PoE.

Câu hỏi 1: Tiêu chuẩn nào của PoE phù hợp với thiết bị tiêu tốn nhiều điện năng  như IP Camera ?

Bạn đã bao giờ gặp phải trường hợp khi bạn mua thiết bị camera IP và gặp phải khó khăn trong việc tìm ra thiết bị chuyển mạch PoE phù hợp với Camera IP đó ? Điều cần thiết là bạn phải xem xét khả năng tương thích giữa PSE (bộ chuyển mạch POE) và PD (camera IP) khi thiết kế hệ thống của bạn để tránh các vấn đề trong tương lai.

Ngay sau khi tiêu chuẩn PoE IEEE 802.3af được giới thiệu vào năm 2003, các kỹ sư công nghiệp đã nhận ra lợi ích của nó và kể từ đó số lượng thiết bị chuyển mạch PoE được triển khai trong lĩnh vực này đã không ngừng tăng lên. Tuy nhiên, khi các thiết bị tiếp tục phát triển và trở nên phức tạp hơn với các tính năng mới như phát hiện đối tượng và quét ánh sáng, chúng đòi hỏi nhiều năng lượng hơn. Các nhà sản xuất đã đáp ứng xu hướng này bằng cách tạo ra các giao thức độc quyền để hỗ trợ cung cấp  nhiều điện năng hơn. Tuy nhiên, điều này đôi khi có thể có tác dụng không mong muốn là gây ra các vấn đề về khả năng tương thích giữa các PD và PSE. Khi thiết kế cho toàn bộ hệ thống, điều cần thiết là phải xem xét các vấn đề tiềm ẩn này khi lựa chọn các thiết bị mạng. Khả năng tương thích có thể được kiểm tra thông qua các công cụ khác nhau có thể phát hiện điện áp và giám sát công suất nguồn. Chúng tôi khuyên bạn nên chọn các PD và PSE đáp ứng tiêu chuẩn IEEE 802.3 at / af / bt hoặc sử dụng một công cụ hoặc phần mềm, chẳng hạn như Sifos, để kiểm tra thiết bị và đảm bảo tính tương thích trước khi triển khai thiết bị ra hiện trường.

Câu hỏi 2: Cách tốt nhất để xác định xem có đủ băng thông hay không?

Bạn đã bao giờ gặp trường hợp các thiết bị trong mạng đang hoạt động nhưng do các gói dữ liệu bị trễ khiến cảnh quay từ camera IP không truyền tải đúng thực tế? Đối với nhiều hệ thống công nghiệp, yêu cầu truyền tải ảnh chụp nhanh hoặc phát video chất lượng cao theo thời gian thực đến trung tâm điều khiển, điều này thường có thể gây ra sự gia tăng về băng thông.

Do đó, điều cần thiết là phải kiểm tra xem bộ chuyển mạch PoE có đủ băng thông để truyền tải  video chất lượng cao được quay trên camera 4K hoặc UHD hay không mà không làm giảm chất lượng hoặc mất video. Mặc dù, các thiết bị chuyển mạch PoE đầy đủ cổng Gigabit có thể đáp ứng yêu cầu này một cách đáng tin cậy, nhưng chúng có chi phí cao. Một giải pháp lý tưởng là sử dụng các thiết bị chuyển mạch PoE có kết hợp cổng Gigabit hoặc thậm chí 2,5 GbE, vì điều này sẽ nâng cao tính linh hoạt của mạng của bạn mà không buộc bạn phải lựa chọn các thiết bị có chi phí cao.

Câu hỏi 3: Làm cách nào tôi có thể thiết lập các thiết bị PoE của mình trên mạng một cách hợp lý mà không cần biết yêu cầu về mức tiêu thụ điện năng cho mỗi PD?

Bạn đã bao giờ gặp trường hợp phải kiểm tra mức tiêu thụ điện PoE của các thiết bị được cấp nguồn, chẳng hạn như Camera IP và sau đó phải cấu hình thiết bị chuyển mạch PoE của mình để phù hợp với yêu cầu chưa? Vì nhiệm vụ này có thể hơi cồng kềnh, chúng ta nên xem xét các giải pháp thay thế để đơn giản hóa công việc này.

Một tình huống thường gặp là khi ai đó muốn sử dụng bộ chuyển mạch PoE hỗ trợ đầu ra lên đến IEEE 802.3bt 90 W, nhưng các thiết bị được cấp nguồn, chẳng hạn như các điểm truy cập không dây và camera IP, sử dụng công suất từ ​​15 W đến 90 W. Với những tiến bộ gần đây trong công nghệ, hiện có sẵn các giải pháp cho phép bạn tránh vấn đề này. Một ví dụ là bộ chuyển mạch PoE có thể tự động phát hiện mức tiêu thụ điện năng của các thiết bị được cấp nguồn, giúp loại bỏ yêu cầu nhập các thông số của PD vào GUI web. Trong toàn ngành công nghiệp đã thừa nhận rằng tính năng tự động phát hiện mức tiêu thụ điện năng giúp đơn giản hóa đáng kể việc cấu hình và triển khai các dự án.

Câu hỏi 4: Phương pháp tốt nhất để xác định sự cố với PD từ xa?

Bạn đã bao giờ gặp trường hợp có một khách hàng thông báo với bạn rằng một trong các camera IP của họ không hoạt động bình thường và họ cần giải quyết vấn đề ngay lập tức? Như thường lệ, camera IP có thể được đặt cách xa hàng trăm dặm, điều này gây khó khăn với các kỹ sư khi phải di chuyển một quãng đường dài đến thiết bị mà chưa chắc đã xử lý được sự cố. Điều thường được yêu cầu trong tình huống này là cung cấp thêm thông tin về sự cố.

Các thiết bị công nghiệp thường được đặt ở những nơi có khoảng cách xa, môi trường khắc nghiệt. Lý tưởng nhất là các thiết bị chuyển mạch PoE có thể thực hiện kiểm tra lỗi và tự động khởi động lại các PD từ xa. Điều này sẽ cung cấp cho chủ sở hữu thêm thông tin về những gì đang xảy ra tại hiện trường để nếu cần thiết các nhân viên sẽ ra hiện trường và xử lý sự cố nhanh và chính xác . Một trong những cách hiệu quả nhất để đạt được điều này là thiết lập các email, các tiếp điểm báo lỗi hoặc các thông báo, để cung cấp thông tin về trạng thái của PD. Ngoài ra, phần mềm quản lý còn giúp bạn dễ dàng hơn trong việc xác định các vấn đề mà thiết bị của bạn có thể đang gặp phải tại thông qua các trang Web. Do đó, chúng tôi khuyên bạn nên tận dụng bất kỳ tính năng quản lý phần mềm có sẵn nào để hiểu rõ hơn về lý do tại sao thiết bị bị lỗi, điều này sẽ giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt hơn trước khi cử nhân sự đến hiện trường xử lý.

Câu hỏi 5: Các bước nào có thể thực hiện để tăng cường bảo mật cho các thiết bị?

Bạn có bao giờ tin rằng vì các hệ thống giám sát IP của bạn đang ở trong một vòng khép kín và được thông báo rằng chúng được bảo vệ khỏi các mối đe dọa an ninh mạng không? Thật không may, điều này không chính xác. Trên thực tế, bạn có thể đã đọc các báo cáo tin tức về các công ty tin rằng hệ thống của họ an toàn, nhưng mạng của họ đã bị xâm phạm và các video của họ bị rò rỉ.

Xây dựng một hệ thống mạng an toàn và đáng tin cậy cần có bảo mật mạng công nghiệp. Trong môi trường công nghiệp hiện đại, có một số lựa chọn khác nhau để bạn đạt được điều này. Cách tiếp cận được khuyến nghị là sử dụng các khối xây dựng bảo mật theo thiết kế có thể giúp thiết lập cơ sở hạ tầng mạng an toàn. Đảm bảo rằng các thiết bị chuyển mạch PoE bạn chọn được trang bị các tính năng bảo mật như HTTPS / SSL, SSH, RADIUS và TACACS +, điều này sẽ nâng cao đáng kể bảo mật cho mạng . Hơn nữa, bạn nên đảm bảo nhà cung cấp mà bạn hợp tác có quy trình quản lý lỗ hổng bảo mật thích hợp. Khi các lỗ hổng được báo cáo, phải có các biện pháp giảm thiểu và giao tiếp thích hợp để đảm bảo hệ thống của bạn có thể được bảo mật trong suốt thời gian vận hành.

Cách một doanh nghiệp quản lý giám sát mạng IP nâng cao sản phẩm của mình

Những vấn đề phổ biến nhất mà chúng tôi nhận được từ khách hàng của mình bao gồm : “ Thiếu cổng Ethernet kết nối từ thiết bị PoE đến các thiết bị mạng khác, không có chức năng quản lý mạng lớp Layer 2 để quản lý dữ liệu, không hiển thị hiệu suất PoE++ Camera từ xa, không có công cụ để chuẩn đoán nâng cao. Thông thường, khách hàng của chúng tôi phải cử kỹ sư đến thực hiện khắc phục sự cố tại hiện trường  hoặc khởi động lại camera” Lester Miyasaki, Giám đốc Kinh doanh tại Wireless Technology, Inc. (WTI) cho biết.” “Chúng tôi rất ấn tượng với Moxa’s EDS-G4012-8P-4QGSFP-LVA-T, là một bộ chuyển mạch Layer 2 hỗ trợ PoE ++. Đầu tiên, chức năng tự động phát hiện của nó báo cáo chủng  loại Camera PoE ++ tới GUI Web của bộ chuyển mạch sau khi nó được kết nối với Camera PoE ++ chúng tôi. Thứ hai, giao diện Web GUI trực quan và dễ sử dụng cho phép chúng tôi quản lý cài đặt PoE ++, bao gồm điện năng và mức tiêu thụ và thậm chí chúng tôi có thể xuất dữ liệu để tiến hành phân tích thêm nếu cần. Ngoài ra, còn có một tính năng rất hữu ích, tái chế nguồn cổng PoE ++, hỗ trợ khách hàng của chúng tôi nâng cao năng suất của họ bằng cách giảm tần suất  cử nhân viên đến các địa điểm ở xa xử lý sự cố.

Kết luận

Khi các ngành công nghiệp đang liên tục  thay đổi và khách hàng yêu cầu nhiều hơn về hệ thống mạng, một giải pháp đã được chứng thực và ghi nhận có thể giúp bạn đáp ứng nhu cầu của khách hàng, sẽ luôn là một lựa chọn phù hợp. Bộ chuyển mạch Ethernet Moxa’s EDS-4008, EDS-4012 và EDS-G4012 gồm các mã sản phẩm có tới 8 cổng IEEE 802.3bt PoE với đầu ra lên đến 90 W cho mỗi cổng. Về khả năng tương thích, thiết bị chuyển mạch PoE EDS-4000 / G4000 Series của Moxa đã vượt qua bài kiểm tra Sifos PoE, đảm bảo mọi cổng PSE đều đáp ứng các tiêu chuẩn IEEE 802.3at, IEEE 802.3bt và các yêu cầu tiêu chuẩn công nghiệp về an toàn và khả năng tương thích. Danh mục sản phẩm toàn diện của chúng tôi có các thiết bị hỗ trợ các cổng Fast Ethernet, Gigabit và 2.5GbE giúp bạn triển khai linh hoạt các mạng công nghiệp. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, Dòng EDS-4000 / G4000 có chức năng tự động phát hiện PoE và kiểm tra lỗi để giúp bạn nhanh chóng thiết lập và bảo trì hệ thống của mình.

Tham khảo bài viết gốc tại: https://www.moxa.com/en/articles/five-important-questions-to-consider-before-powering-industrial-systems-with-power-over-ethernet-poe