17.12.2014

Breitbandiges Ethernet

M12 für 10GB im Feld angekommen

War der X-codierte M12-Steckverbinder nach der Markteinführung zunächst ein Nischenprodukt, so belegen die gegenwärtigen Wachstumsraten eindeutig den steigenden Bedarf an breitbandigem Ethernet für die Automatisierungstechnik. Die Gründe dafür sind zahlreich - getrieben von vielen unterschiedlichen Applikationen. Als Hersteller für industrielle Verbindungstechnik präsentiert Phoenix Contact mit den X-codierten M12-Steckverbindertypen hier passende Lösungen.

Autor: Falk Daniel Clemens, Phoenix Contact GmbH & Co. KG.


Einer der großen Vorteile des X-codierten M12-Steckverbinders im Vergleich zu anderen Datensteckverbindern ist die durchgängige Normung durch unterschiedliche Gremien sowie die Erfüllung der daraus resultierenden Anforderungen. Zu den Normen zählen unter anderem:

  • • Rundsteckverbindernorm DIN EN 61076-2-109: Regelt die Bauartspezifikationen und sichert somit eine problemlose Interoperabilität zwischen den M12-Steckverbindern unterschiedlicher Hersteller.
  • • Erfüllung der Übertragungseigenschaften Cat6A nach ISO/IEC 11801:2002: sichert dem Anwender eine gleichbleibend hochwertige Bandbreite für seine Applikationen zu
  • • Aufnahme in die Profinet Guideline: Die Profinet Cabling and Interconnection Technology unter Berücksichtigung der IEC61918 und IEC61784-5-3 garantiert dem Endanwender den problemlosen Einsatz der Steckverbinder zum Aufbau seines Netzwerkes mit Profinet.
  • • Im Jahr 2013 hat die ODVA den X-codierten M12 in die Richtlinie übernommen: The CIP Networks Library Volume 2 EtherNet/IP Adaptation of CIP - dadurch wird dem Steckverbinder auch im amerikanischen Markt der Rücken gestärkt. Das 4-paarige EthernetIP in Rundsteckverbinder-Ausführung muss somit ebenfalls auf den X-codierten M12 setzen.
Bild 1: Der X-kodierte M12-Steckverbinder hat in der Industrie Einzug gehalten - in Applikationen wie der industriellen Bildverarbeitung spielt er seine Stärken voll aus.
Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Kurz nach der Markteinführung des M12-Steckverbinders mit dem X-codierten Steckgesicht stellten sich zunächst zahlreiche Applikationsingenieure die Frage, wofür man neben dem 8-poligen A-codierten Steckgesicht eine weitere M12-Codierung für ein schnelles Gigabit-Ethernet brauche. Betrachtet man jedoch den technischen Fortschritt mit seinen neuen Applikationen und Datenraten bis 10GB/s, muss man nicht lange nach Antworten suchen.

Unterschiedliche Applikationen als Treiber des Erfolgs

Die 10GB-Technologie wird im M12-Steckverbinder in unterschiedlichsten Applikationsfeldern eingesetzt. Hierzu gehören die industrielle Bildverarbeitung zur Prozessüberwachung, die Backbone-Verkabelung in industriellen Gebäuden und Automatisierungsanlagen sowie anspruchsvolle Realtime-Anwendungen mit einer schnellen Mensch-Maschine-Kommunikation. Aber auch Applikationen abseits des klassischen Maschinen- und Anlagenbaus eröffnen Wachstumsfelder für den 'schnellsten' M12 - die Bahnindustrie oder die Video-Überwachung öffentlicher Plätze seien hier nur beispielhaft genannt. Gemeinsam haben alle Applikationen einen enormen 'Datenhunger' - und so wird immer mehr Bandbreite benötigt und nachgefragt. Zusätzlichen Auftrieb erfährt die 10GB-Technologie durch die Aufnahme des X-codierten M12 als standardisiertes Steckgesicht nach der M12-Steckverbindernorm IEC 61076-2-109. Unterstützend dazu haben sowohl die Profibus & Profinet International (PI) und die Profibus Nutzerorganisation e. V. (PNO) sowie auch die Open DeviceNet Vendor Association (ODVA) den X-codierten M12 zertifiziert. Damit steht dem Einsatz des Rundsteckverbinders mit dem namensgebenden Schirmkreuz im Steckgesicht für die Übertragung von 4-paarigem Profinet als auch EthernetIP nichts mehr im Wege (siehe auch Kastentext). Zusätzlich ermöglichen spezielle Kabel auf der Basis des Übertragungs-Standards Cat6A den Einsatz des Steckverbinders in Applikationen, in denen das X-codierte Steckgesicht nicht eingesetzt werden konnte, weil geeignete Leitungen fehlten. Auch dies trägt zum Markterfolg des schnellsten M12 mit bei (Bild 2).

Vorteile gegenüber der A-Codierung

Bei der Ethernet-basierten Datenübertragung setzt das 8-polige X-kodierte Steckgesicht den Maßstab für eine schnelle und sichere Datenübertragung nach Cat6A. Die Übertragungsprobleme, die beim 'alten' 8-poligen A-kodierten M12-Steckverbinder in der Datenübertragung bis zu 1GBit auftraten, gehören auf Grund der neuartigen Schirmkonstruktion der Vergangenheit an. Der A-codierte M12 mit seinen acht Polen erfüllt formal nicht die Eigenschaften einer Cat5-Komponente nach ISO/IEC 11801, weil die Anordnung der Kontakte für die Datenübertragung ungünstig ist. Der X-codierte M12 erreicht hier sogar die Werte der Kategorie Cat6A - also 10GB/s bis 500MHz. Durch den konstruktiven Ansatz, die einzelnen Datenpaare der Leitung bis fast in das Steckgesicht geschirmt zu führen, sowie durch den symmetrischen Aufbau der Paare im Steckgesicht selbst wurden die Schwachstellen des A-codierten M12 überwunden. Das Problem, dass die geforderten Werte für das Nahnebensprechen (Near End Crosstalk, Next) nicht erreicht wurden, konnte auch gelöst werden. Verursacht wurde dieses Problem durch den mittleren achten Pin und die ungünstige Anordnung der anderen Pins (Bild 3). Neben den Vorteilen bei der Datenübertragung bietet der X-codierte M12 auch Vorteile gegenüber dem RJ45-Steckverbinder, der in der Schutzart IP20 in der Büro-Umgebung genutzt wird und als kaum industrietauglich gilt. Die Pluspunkte des M12-Steckverbinders liegen in seiner robusten Ausführung mit der hohen mechanischen Belastbarkeit und Vibrationssicherheit sowie in der hohen Schutzart bis IP67. Damit ist die Technologie des M12 grundsätzlich der des RJ45 in IP20-Ausführung überlegen.

Breite Produktpalette stützt industriellen Einsatz

Neben diesen technischen Vorteilen profitiert der industrielle Anwender vor allem von der Breite des Angebots, das ein 'Vollsortimenter' und Systempartner wie Phoenix Contact bietet. Mit dem Produktprogramm - vom Steckverbinder über die konfektionierte Leitung und Wanddurchführung bis hin zur Geräteeinbaubuchse - steht dem Planer, Konstrukteur und Anwender ein Baukasten zur Verfügung, mit dem der seine Anlage auslegen und verkabeln kann. Neben diesen Komponenten einer passiven Verkabelung kann der Anwender auch auf aktive Komponenten zurückgreifen, wie etwa auf Industrial Ethernet Switches. Damit ist dann auch eine Power-over-Ethernet-(POE)-Übertragung möglich. Der Anwender kann aus der Hand eines Lieferanten eine Systemlösung beziehen, bei der alle passiven und aktiven Komponenten aufeinander abgestimmt sind. Beim Engineering kann er auf ein breites Spektrum an Dienstleistungen zurückgreifen, um das Design-In von Steckverbindern und anderer Komponenten zu vereinfachen. Hier bietet Phoenix Contact umfassendes Material wie 3D-Daten oder Makros an, das aus dem Internet herunter geladen und in eine Engineering-Software wie Eplan implementiert wird.

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Fazit

Der Erfolg des X-codierten M12-Rundsteckverbinders kommt nicht von ungefähr: Seine deutlich verbesserte Leistungsfähigkeit im Vergleich zum A-kodierten M12-Steckverbinder bei der Datenübertragung, die bekannten Vorteile des M12 wie Robustheit sowie die weit verbreitete Akzeptanz als Standard in der Industrie bilden das Fundament seines Erfolgs. Unterschiedliche Applikationsfelder in Industrie und Infrastruktur lassen sich mit diesem Rundsteckverbinder erschließen. Hilfreich hierbei ist vor allem der normative Unterbau, der dem Anwender eine hohe Sicherheit gibt, sein Vorhaben erfolgreich umzusetzen.

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