25.04.2019

Größen, Kodierungen und Aufgabengebiete

Eine runde Sache

Das metrische Einheitensystem wurde 1793 im Zuge der französischen Revolution erstmals eingeführt und findet bis heute in fast allen Ländern der Erde Anwendung. Auf diesem Einheitensystem basieren auch die metrischen Rundsteckverbinder, welche in rauen industriellen Anwendungen ein bekannter Standard sind. In diversen Durchmessern und Kodierungen sind sie eine zuverlässige Verbindung für die drei Lebensadern industrieller Anwendungen. Daten, Signale und Leistung sind unabdingbar für Antrieb, Steuerung und Kommunikation. Das typische runde Erscheinungsbild mit dem Gewinde zum Einschrauben ist eine Erfolgsgeschichte bis in die Gegenwart. Ein zweiteliger Überblick über bewährte Grundlagen und neue Technologien. Teil 1 beschäftigt sich mit den gängigen Größen, Kodierungen und Aufgabengebieten.


Miss M8ty ist die Harting-Botschafterin für Ethernet-Steckverbinder M8 D-kodiert.
Bild: Harting Technologiegruppe

Metrische Rundsteckverbinder sind eine der verbreitetsten Schnittstellen weltweit, wenn es um die Verkabelung von Maschinen, Industrieanlagen und Geräten unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen geht. Ihren Ursprung haben sie in der Formgebung durch ihre Verriegelung. Diese ist an die Maße und Normung von Schrauben angelehnt, die der ISO1502 entsprechen. Dementsprechend haben metrische Rundsteckverbinder im Bereich der Verriegelung stets den fest definierten Durchmesser in Millimetern, wie es alle genormten Schraubverbindungen haben. M8 = 8mm usw. Gängige Größen in dieser Rubrik, die sich weltweit zahlenmäßig am meisten durchgesetzt haben, sind M8 und M12. Neben diesen gibt es noch Verbindungen in der metrischen Größe M23. Verlässt man das Feld der metrischen Größen, gibt es noch den recht verbreiteten Rundsteckverbinder in der Größe 7/8". Er dient häufig für die Übertragung von Versorgungsspannungen, die sich über kleinere Steckverbinder bisher nicht realisieren ließen.

Die drei Lebensadern

Unterteilen lassen sich die Rundsteckverbinder am leichtesten nach ihren Aufgabengebieten, sprich nach den Lebensadern die sie ins Gerät bringen. Diese sind klassisch: Daten auf Ethernet Protokoll-Basis für die Kommunikation mit bis zu 10GBit/s, Signale für die I/O-Kommunikation und Ansteuerung von Sensoren sowie Leistung für die Spannungsversorgung von Anwendungen, für Steuerung, Antrieb und Co.

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Daten

Im Bereich der Datenübertragung steht für die kleinen und platzsparenden M8 Steckverbinder die D-Kodierung nach IEC61076-2-114 zur Verfügung. Harting führt die Ethernet-fähigen M8 seit 2016 unter dem Schirm der Little Giants-Kampagne für miniaturisierte Ethernetschnittstellen und der eigenen Botschafterin Miss M8ty. Diese vertritt die Vorteile der miniaturisierten Schnittstelle, wie PoE, eine durchgehende Schirmung für EMV und Schutz gegen Staub und Flüssigkeiten nach IP-Standard 65/67. Wenn man einen möglichst kleinen Rundsteckverbinder für Ethernet sucht, ist der M8 D-kodiert die richtige Wahl. In der P-Kodierung bietet der Markt eine Ethercat-fähige M8 Schnittstelle an, die wie die D-Kodierung mit PoE neben Daten auch Power übertragen kann. Im Bereich M12 spielt neben der D-Kodierung vor allem die X-Kodierung mit ihrem prägnanten Steckgesicht eine große Rolle für die Datenübermittlung. Mit dem X-förmigen Schirmblech im Steckgesicht ist sie stets leicht als schnelle Ethernet-Schnittstelle für bis zu 10GBit/s zu identifizieren. Sie ist nach IEC61076-2-109 genormt und ist die richtige Wahl, wenn es um breitbandige Übertragung geht, wie sie für moderne hochauflösende Kameraanwendungen und zentrale Übertragungswege notwendig ist. Gerade solche kleinen und platzsparenden Anwendungen wie neue Industriekameras bieten wenig Platz für viele Schnittstellen. Hier kommt der X-Kodierung zu Gute, dass auch Power over Ethernet übertragen werden kann. Darf es etwas weniger Performance sein, steht auch im metrischen 12er die D-Kodierung nach IEC61076-2-101 bereit. Geht man den nächsten Schritt zur deutlich größeren Schnittstelle M23, ist die Datenübertragung nur in Kombination mit Signalen und Power verfügbar. Diese hybride Lösung macht insofern Sinn, da eine so große Schnittstelle nur für die Datenübertragung unnötig viel Platz einnehmen würde. So ist sie direkt mit je vier Power und Signalkontakten vereint und überträgt alle Lebensadern in einem Steckgesicht.

Signale

Als klassische I/O-Signal-Schnittstelle für kleine Sensoren überträgt der M8 in A- und B-Kodierung nach IEC61076-2-104 Signale bis zu 100MBit/s. Die A-Kodierung ist für Sensor und Aktorsignale zuständig und kann dabei auch bis zu 4A Leitung übertragen. Überall wo es um die IP65/67 geschützte Übertragung von Signalen geht, ist er eine gute Lösung um Platz zu sparen. Im gleichen Revier jagt der M12 mit A- und B-Kodierung. Er entspricht der Norm IEC61076-2-101 und ist im Grunde die größere und etwas robustere Variante des M8 für Signale. Beide kommen wohl mit am häufigsten auf Sensor/Aktor-Boxen zum Einsatz und stellen hier die Verbindung zur Sensorik her. Der größte Vertreter der signalübertragenden Steckverbinder ist hier der M23. Im robusten Metallgehäuse kann der Anwender sich zwischen Einsätzen mit Polzahlen von 6-19 Pins entscheiden.

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Power

Ohne die passende Spannungsversorgung geht nichts. Keine Maschine, kein Antrieb und keine Steuerung verrichtet seinen Dienst ohne die Lebensader Power. Doch auch energiehungrige Anwendungen schrumpfen zusehends und bedürfen einer kleinen und gleichzeitig leistungsstarken Schnittstelle. Während bisher 7/8" Schnittstellen für die Spannungsversorgung weit verbreitet und gängig waren, übernehmen diese Aufgabe nun neue M12 Kodierungen. Genormt sind die Kodierungen K, L, m, S, T, E und F in der IEC61076-2-111. Die Vertreter mit der größten Verbreitung sind momentan die Kodierungen K und L. Während die L-Kodierung über vier Kontakte und einen FE 63V bei 16A vorwiegend für Profinet-Anwendungen breitstellt, ist die neue K-Kodierung mit 630V bei 12A eine leistungsstarke Ansage für alle Anwendungen im Bereich elektrischer Antriebe. Auch für Sensor-Aktor-Boxen ist der M12 Power ein wichtiges Novum. Bisher waren die Boxen in der Regel mit diversen M12 Schnittstellen plus einer 7/8" Schnittstelle ausgelegt. Diese ist deutlich größer und sprengte den sonst einheitlichen Formfaktor. Mit der Powerversorgung über M12 können nun alle Schnittstellen gleich ausgelegt und so Platz gespart werden. Wenn es noch etwas mehr sein darf, kommt M23 wieder ins Spiel. Hier können über 5 Powerkontakte und ein PE bis zu 630V bei 28A für die nötige Leistung sorgen. So werden auch auf kleinem Bauraum große Leistungen übertragen.

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MTS Sensor Technologie  GmbH & CO. KG
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