CN115987714A - 一种用于智能仪表的poe环网功能模块及其供电方法 - Google Patents
一种用于智能仪表的poe环网功能模块及其供电方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115987714A CN115987714A CN202211672095.2A CN202211672095A CN115987714A CN 115987714 A CN115987714 A CN 115987714A CN 202211672095 A CN202211672095 A CN 202211672095A CN 115987714 A CN115987714 A CN 115987714A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- controller
- poe
- normally closed
- power supply
- switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Small-Scale Networks (AREA)
Abstract
本发明属于仪器仪表技术领域，公开了一种用于智能仪表的POE环网功能模块及其供电方法，包括RJ45接口、网络变压器、可控常闭开关电路、PD控制器、PSE控制器、以及以太网开关控制器，以太网开关控制器后连接有PHY和仪表设备主板，本发明增加了一个RJ45接口，可以实现手拉手的级联，现场布线时，接线简单，节省了布线长度，且节省了POE型交换机的端口，同时，可以实现环网功能，当POE交换机的其中一个端口发生故障时，设备依然可以通过另一个端口正常工作。
Description
技术领域
本发明属于仪器仪表技术领域，具体涉及一种用于智能仪表的POE环网功能模块及其供电方法。
背景技术
现有POE型仪表设备不带POE环网功能，即不能实现设备的级联或者不能实现环网，如图5所示，POE型仪表设备需要通过RJ45接口连接POE交换机，现场布线时，每个设备都需要通过单独的一根网线连接到POE交换机的端口，布线长度较长，走线复杂，设备越多，占用的POE交换机端口越多，当POE交换机的其中一个端口发生故障时，该端口下的设备无法正常工作，不满足工业仪表可靠性的要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种用于智能仪表的POE环网功能模块及其供电方法，设备增加了一个RJ45接口，先接入的交换机的RJ45口作为PD，后接入交换机的RJ45作为下一级设备的PSE可以实现手拉手的级联，现场布线时，节省了布线长度，接线简单，且节省了POE型交换机的端口，同时通过可控常闭开关电路保证了两个电源控制模块的互锁功能，当POE交换机的其中一个端口发生故障时，由于两个网口均可以取电和通信，所以设备依然可以通过另一个端口正常工作，实现环网功能。
本发明提供的技术方案如下：
一方面，一种用于智能仪表的POE环网功能模块,包括RJ45接口、网络变压器、电源控制模块、以及以太网开关控制器，以太网开关控制器后连接有PHY和仪表设备主板；
其中，RJ45接口包括RJ45-1和RJ45-2，RJ45-1和RJ45-2分别通过网络变压器连接至以太网开关控制器；
RJ45-1和RJ45-2接口之间连接有两组电源控制模块，两组电源控制模块包括可控常闭开关电路1、PD控制器1、PSE控制器1以及可控常闭开关电路2、PD控制器2、PSE控制器2；
可控常闭开关电路1与PD控制器1和PSE控制器1连接，可控常闭开关电路2与PD控制器2和PSE控制器2连接，PSE控制器1与RJ45-2连接，PSE控制器2与RJ45-1连接。
进一步的，可控常闭开关电路1与可控常闭开关电路2为互锁控制。
进一步的，RJ45-1与可控常闭开关电路1之间连接有整流桥，RJ45-2与及可控常闭开关电路2之间连接有整流桥。
进一步的，PD控制器1和PD控制器2为受电设备，PSE控制器1和PSE控制器2为电源设备。
进一步的，以太网开关控制器内设有若干个MAC和物理层收发器，RJ45-1和RJ45-2均可以与仪表设备主板进行网络通信。
另一方面，一种用于智能仪表的POE环网功能模块供电方法，将RJ45-1接POE交换机时，RJ45-2接下一级设备，后续设备依次连接，最后一级设备的RJ45-2接POE交换机，
其供电方法包括以下步骤：
S1：交换机按波形图进行通电，交换机施加V1和V2的电压，提取特征值；
S2：交换机在类别/标记事件期间获取电流/阻抗读数以确定交换机的类别；
S3：交换机测量PD控制器1的负载电流后，根据电流大小选择判断设备所需供电模式，如果交换机测量的是大功率，则呈现一个6.9-10V的标记电压，后面跟一个二级分类电压，PD控制器1做出响应，在交换机第二次测量PD控制器1负载电流并确定可以提供所需功耗后，交换机提供42V电压并进入ON状态；
S4：PD控制器1得电后给PSE控制器1、以太网开关控制器、PHY和仪表设备主板供电，同时可控常闭开关电路2被打开，RJ45-2通过PSE控制器1给下一级设备供电，供电方法同S1到S4。
综上所述，本发明的有益效果是：
本发明设备增加了一个RJ45接口，先接入的交换机的RJ45口作为PD，后接入交换机的RJ45作为下一级设备的PSE可以实现手拉手的级联，现场布线时，接线简单，节省了布线长度，且节省了POE型交换机的端口，同时，可以实现环网功能，通过可控常闭开关电路保证了两个电源控制模块的互锁功能，当POE交换机的其中一个端口发生故障时，由于两个网口均可以取电和通信，所以设备依然可以通过另一个端口正常工作，实现环网功能。
附图说明
图1为本发明设备内部框图；
图2为本发明环网设备接线图；
图3为本发明可控常闭开关电路的电路图；
图4为本发明PSE控制器通电波形图；
图5为现有POE设备接线图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，以下实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
请参考图1-3，一种用于智能仪表的POE环网功能模块,包括RJ45接口、网络变压器、电源控制模块、以及以太网开关控制器，以太网开关控制器后连接有PHY和仪表设备主板，太网开关控制器、PHY和仪表设备主板之间为网络信号链路；
其中，RJ45接口包括RJ45-1和RJ45-2，RJ45-1和RJ45-2分别通过网络变压器连接至以太网开关控制器，RJ45接口与网络变压器之间为网络信号链路；
RJ45-1和RJ45-2接口之间连接有两组电源控制模块，两组电源控制模块包括可控常闭开关电路1、PD控制器1、PSE控制器1以及可控常闭开关电路2、PD控制器2、PSE控制器2；
可控常闭开关电路1与PD控制器1和PSE控制器1连接，可控常闭开关电路2与PD控制器2和PSE控制器2连接，PSE控制器1与RJ45-2连接，PSE控制器2与RJ45-1连接。
具体的，RJ45接口与两组电源控制模块之间为电源链路，可控常闭开关电路1与可控常闭开关电路2之间为控制链路。
PSE控制器1和PSE控制器2用于判断所述受电设备所需的供电模式，具体的作为一个实施例，当任RJ45-1网口接POE交换机时，可以通过电源链路取电，内部PD控制器1会跟交换机内部的PSE控制器1建立取电回路，当PD控制器1得电后，会通过控制链路控制可控开关电路1断开PD控制器2，此时，RJ45-2网口会作为PSE给下一级设备供电。
需要说明的是，可控常闭开关电路1和可控常闭开关电路2的电路相同，且其电路为现有开关电路，在本申请中不再赘述。
进一步的，网络信号经过以太网开关控制器，实现交换机的功能，控制器内包含了多个MAC和物理层收发器，实现网络带宽共享，同时具备环回功能，最后输出的信号经过PHY芯片给到仪表设备主板，实现任意一个网口的网络通信，RJ45-1和RJ45-2均可以与仪表设备主板进行网络通信。
进一步的，可控常闭开关电路1与可控常闭开关电路2为互锁控制，当PD控制器1或PD控制器2其中一个得电时，另一个则会断开。
RJ45-1与可控常闭开关电路1之间连接有整流桥，RJ45-2与及可控常闭开关电路2之间连接有整流桥，整流桥用于转换电源信号。
PD控制器1和PD控制器2为受电设备，PSE控制器1和PSE控制器2为电源设备。
一种用于智能仪表的POE环网功能模块供电方法，请参考图2，将RJ45-1接POE交换机时，RJ45-2接下一级设备，后续设备依次连接，最后一级设备的RJ45-2接POE交换机；
其中供电方法包括以下步骤：
外部POE交换机作为PSE控制器，经过整流桥整流后再经过图4的常闭开关电路，因为还未取电，故此时Q1不导通，K1常闭，
S1：交换机按波形图进行通电，交换机施加V1和V2的电压，提取特征值；
S2：交换机在类别/标记事件期间获取电流/阻抗读数以确定交换机的类别；
S3：交换机测量PD控制器1的负载电流后，根据电流大小选择判断设备所需供电模式。
进一步的，如果交换机测量的是大功率，则呈现一个6.9-10V的标记电压，后面跟一个二级分类电压，PD控制器1做出响应，在交换机第二次测量PD控制器1负载电流并确定可以提供所需功耗后，交换机提供不低于42V电压并进入ON状态。
S4：PD控制器1得电后给PSE控制器1、以太网开关控制器、PHY和仪表设备主板供电，同时可控常闭开关电路2被打开，RJ45-2通过PSE控制器1给下一级设备供电，供电方法同S1到S4。
具体的，请参考图3，在本实施例中，假定RJ45-1接POE交换机端口，此时常闭开关电路2中Q1导通，K1断开，RJ45-2此时作为PSE给下一级设备供电，将RJ45-1和RJ45-2都接POE交换机，则先得电的PD控制器会断开另一路PD。
网络变压器后的网络信号接入以太网开关控制器，实现交换机的功能，再经过PHY芯片和仪表设备主板进行网络通信，像交换机级联的原理一样，多个设备也可以级联，实现网络带宽共享。
环网具体可以按照如下方法实现：仪表设备主板跟PLC或者DCS建立通信后发送心跳包，代表设备在线，当POE交换机其中一个端口发生故障，心跳包停止，此时主板自动切换到另一路重新建立通信。
本发明设备增加了一个RJ45接口，先接入的交换机的RJ45口作为PD，后接入交换机的RJ45作为下一级设备的PSE可以实现手拉手的级联，现场布线时，节省了布线长度，接线简单，且节省了POE型交换机的端口，同时通过可控常闭开关电路保证了两个电源控制模块的互锁功能，当POE交换机的其中一个端口发生故障时，由于两个网口均可以取电和通信，所以设备依然可以通过另一个端口正常工作，实现环网功能。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明，此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于智能仪表的POE环网功能模块,其特征在于，包括RJ45接口、网络变压器、电源控制模块、以及以太网开关控制器，以太网开关控制器后连接有PHY和仪表设备主板；
其中，所述RJ45接口包括RJ45-1和RJ45-2，RJ45-1和RJ45-2分别通过网络变压器连接至以太网开关控制器；
所述RJ45-1和RJ45-2接口之间连接有两组电源控制模块，两组电源控制模块包括可控常闭开关电路1、PD控制器1、PSE控制器1以及可控常闭开关电路2、PD控制器2、PSE控制器2；
可控常闭开关电路1与PD控制器1和PSE控制器1连接，可控常闭开关电路2与PD控制器2和PSE控制器2连接，PSE控制器1与RJ45-2连接，PSE控制器2与RJ45-1连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于智能仪表的POE环网功能模块,其特征在于，所述可控常闭开关电路1与可控常闭开关电路2为互锁控制。
3.根据权利要求2所述的一种用于智能仪表的POE环网功能模块,其特征在于，所述RJ45-1与可控常闭开关电路1之间连接有整流桥，所述RJ45-2与及可控常闭开关电路2之间连接有整流桥。
4.根据权利要求3所述的一种用于智能仪表的POE环网功能模块,其特征在于，所述PD控制器1和PD控制器2为受电设备，所述PSE控制器1和PSE控制器2为电源设备。
5.根据权利要求4所述的一种用于智能仪表的POE环网功能模块,其特征在于，所述以太网开关控制器内设有若干个MAC和物理层收发器，所述RJ45-1和RJ45-2均可以与仪表设备主板进行网络通信。
6.一种用于智能仪表的POE环网功能模块供电方法，其特征在于，将RJ45-1接POE交换机时，RJ45-2接下一级设备，后续设备依次连接，最后一级设备的RJ45-2接POE交换机，
其供电方法包括以下步骤：
S1：POE交换机按波形图进行通电，POE交换机施加V1和V2的电压，提取特征值；
S2：POE交换机在类别/标记事件期间获取电流/阻抗读数以确定PD控制器1的类别；
S3：POE交换机测量PD控制器1的负载电流后，根据电流大小选择判断设备所需供电模式，如果POE交换机测量的是大功率，则呈现一个6.9-10V的标记电压，后面跟一个二级分类电压，PD控制器1做出响应，在POE交换机第二次测量PD控制器负载电流并确定可以提供所需功耗后，POE交换机提供不低于42V电压并进入ON状态；
S4：PD控制器1得电后给PSE控制器1、以太网开关控制器、PHY和仪表设备主板供电，同时可控常闭开关电路2被打开，RJ45-2通过PSE控制器1给下一级设备供电，供电方法同S1到S4。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211672095.2A CN115987714A (zh) | 2022-12-26 | 2022-12-26 | 一种用于智能仪表的poe环网功能模块及其供电方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211672095.2A CN115987714A (zh) | 2022-12-26 | 2022-12-26 | 一种用于智能仪表的poe环网功能模块及其供电方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115987714A true CN115987714A (zh) | 2023-04-18 |
Family
ID=85964318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211672095.2A Pending CN115987714A (zh) | 2022-12-26 | 2022-12-26 | 一种用于智能仪表的poe环网功能模块及其供电方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115987714A (zh) |
-
2022
- 2022-12-26 CN CN202211672095.2A patent/CN115987714A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103812667B (zh) | 用于组合的以太网供电系统的极性校正桥控制器 | |
| EP1859647B1 (en) | Method and apparatus for current sharing ethernet power across four conductor pairs | |
| EP1920578B1 (en) | Low-power ethernet device | |
| US8281165B2 (en) | Inline power controller | |
| KR101559885B1 (ko) | 데이터 쌍 및 스페어 쌍의 이더넷을 통한 전력공급(PoE) | |
| CN101124772B (zh) | 具有用于确定通信电缆电阻的机构的通过通信电缆供电的系统 | |
| CN101464724B (zh) | 多通道主从设备通信电路 | |
| US6603220B2 (en) | Terminal adapted to be powered locally and to receive a remote power feed via a link connecting it to a local area network | |
| CN201319606Y (zh) | 测试治具 | |
| CN101208903A (zh) | 用于通过通信链路供电的系统中的分级机构 | |
| US20060217847A1 (en) | Power sourcing unit for power over ethernet system | |
| CN105610586A (zh) | 一种满足poe非隔离电源系统的串口设计电路 | |
| CN103490906A (zh) | 供电处理方法和装置及供电系统 | |
| CN204810286U (zh) | 一种识别供电电路及以太网供电设备、系统 | |
| CN208477322U (zh) | Poe网络接口扩展电路、中继器及网络监控系统 | |
| KR100264300B1 (ko) | 어댑터 카드 및 어댑터 카드의 이차 전압원 조절용 회로 장치 | |
| CN115987714A (zh) | 一种用于智能仪表的poe环网功能模块及其供电方法 | |
| CN218240706U (zh) | 智能PoE中继器 | |
| CN107819589A (zh) | 以太网供电系统及方法 | |
| CN210839610U (zh) | 一种串联型以太网供电系统 | |
| CN112383404A (zh) | 一种电能表 | |
| CN216086678U (zh) | 基于以太网的智能终端自动化测试装置 | |
| CN214101401U (zh) | 一种电能表 | |
| CN108337143A (zh) | 通信结构、通信系统及通信方法 | |
| CN220401767U (zh) | 一种poe供电系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |