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Eine runde Sache

Leistungsübertragung mit Rundsteckern

Eine runde Sache

In der industriellen Automatisierungstechnik spielen die Trends Dezentralisierung, Miniaturisierung und Standardisierung heute eine überwältigende Rolle. Mit M12-Steckverbindern werden dabei zahlreiche Aufgabenstellungen bei der Übertragung von Signalen und Daten erfüllt. Mit neuen Ausprägungen dieses populären Rundsteckverbinders ist dies nun auch für die Leistungsübertragung möglich.

Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Moderne Industrieanlagen müssen immer höhere Ansprüche erfüllen – etwa bezüglich der Ausbringungsmenge, der Präzision und der Energieeffizienz. Immer mehr Sensoren und Aktoren, die immer schneller und präziser die Anlagenzustände erfassen und beeinflussen, kommen zum Einsatz. Zur Verkabelung dieser Sensoren und Aktoren sowie der erforderlichen Verteilerboxen im Feld haben sich M12-Steckverbinder am Markt durchgesetzt. Ihre Popularität ist wohl auch durch die vielfältigen Bauformen und Materialien begründet, die beispielsweise den Einsatz im Außenbereich oder in der Lebensmitteltechnik ermöglichen. In Kombination mit verschiedenen Steckgesichtern für die unterschiedlichen elektrischen Anwendungsfälle kann zumeist eine geeignete Lösung für die jeweilige Applikation gefunden werden.

Kodierung bestimmt Zweck

Die verschiedenen Steckgesichter werden anhand ihrer Kodierung spezifiziert. Diese Kodierung stellt sicher, dass unterschiedliche M12-Steckverbinder trotz ihrer gleichen äußerlichen Gestalt nicht miteinander gesteckt werden können. Auf diese Weise wird eine unzulässige elektrische Schaltung verhindert. So wird beispielsweise die A-Codierung für binäre Sensoren und Aktoren, die B-Codierung für Feldbusse sowie die D- und X-Codierung für die Kommunikationstechnik mit Ethernet genutzt. Eine bislang uneinheitlich gelöste Anwendung ist die Übertragung der elektrischen Leistung an die angeschlossenen Sensoren und Aktoren. Teilweise werden hierfür Rundsteckverbinder mit größerem Durchmesser als M12 oder auch Steckverbinder anderer Bauart eingesetzt, die ebenfalls größer als M12-Steckverbinder sind und daher Nachteile bei der geforderten Miniaturisierung haben. Ein anderer Ansatz besteht darin, Steckverbinder der Bauform M12 mit A-Codierung einzusetzen.

Dies hat jedoch den Nachteil, dass die übertragbare Leistung mit 60 Volt und vier Ampere eingeschränkt ist und zudem eine Verwechslungsgefahr mit den Anschlüssen für die binären Sensoren und Aktoren besteht. Bezüglich der unterschiedlichen Einsatzfälle in der Automatisierungstechnik und angrenzender Applikationen sind folgende Charakteristika am Markt üblich: Spannungshöhen von 24, 48, 230 und 400 Volt, Spannungsformen DC sowie AC ein- und dreiphasig und Ströme bis 16 Ampere. All dies kann nicht gleichzeitig mit einem Steckgesicht in der Bauform M12 abgedeckt werden. So bietet es sich an, unterschiedliche Steckgesichter entsprechend den Applikationen zu entwickeln. Auch die Stromversorgung von Sensor-Aktor-Boxen und Ventilinseln mit 24 Volt und Antrieben mit 230/400 Volt kann somit auf der Basis von M12 erfolgen.

Antriebe und Senso-Aktor-Verteile können mit Hilfe von M12-Steckverbindern vorteilhaft mit Energie versorgt werden. Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Vorteile kommen zum Tragen

Alle Vorteile der Bauform M12 – Robustheit, Kompaktheit, einfache Bedienung, zahlreiche Bauformen und Materialien – kommen hier zum Tragen. Verschiedene Applikationen stellen unterschiedliche Ansprüche an den Power-Steckverbinder und erfordern daher eine möglichst passgenaue Ausprägung. Dies betrifft die Nennspannung, den Nennstrom, den Bauraum, die Anzahl der Kontakte sowie die Notwendigkeit von PE. Hersteller von Geräten können nun zur Bestückung ihrer Leiterplatten sowie zur Herstellung der Gehäuse dieselben Prozesse nutzen, die sie bereits von anderen M12-Steckverbindern gewohnt sind. Maschinen- und Anlagenbauer profitieren ebenfalls von der Bauform M12, da Anschluss und Bedienung der Steckverbinder sowie die Erstellung von Wanddurchführungen analog der Prozeduren erfolgen, die sie von den anderen M12-Steckverbindern her kennen. So kann sich ein einheitliches Verkabelungskonzept über alle elektrischen Applikationen in der Automatisierungstechnik erstrecken.

Verschiedene Ausführungen

M12-Steckverbinder gibt es in frei konfektionierbaren Ausführungen sowie in umspritzten, die nicht wiederanschließbar sind. Diese werden zumeist in Maschinen bei zuvor bekannten Leitungslängen eingesetzt und erlauben eine kleinere Bauform. Geräte mit M12-Anschlüssen für diesen Einsatzzweck nutzen diese Eigenschaft und benötigen weniger Platz zwischen den Anschlüssen, die Bauform wird im Sinne der Miniaturisierung kompakter. Frei konfektionierbare Ausführungen hingegen erfordern einen größeren Bauraum in der Anschlusszone und damit letztlich auch mehr Fläche an den Geräten. Je nach Einsatzzweck kann der Anschluss nun gestaltet werden. Umspritzte Ausführungen können mit einem Durchmesser von 16 oder 18 Millimetern so platzsparend wie andere M12-Codierungen gestaltet werden.

Dagegen sind alle frei konfektionierbaren Power-Ausführungen für einen maximalen Durchmesser von 23 Millimetern ausgelegt, während andere Codierungen hier einen maximalen Durchmesser von 20 Millimetern definieren. Unter der Federführung von Phoenix Contact wurden die im Unternehmen entwickelten Steckgesichter in die Normierung eingebracht. Sie sind in dem Dokument IEC CD 61076-2-111 beschrieben und als offener Marktstandard frei verfügbar. Mit diesen neuen M12-Steckverbindern für die Leistungsübertragung soll eine wichtige Lücke in der Verkabelungstechnik der industriellen Automatisierung geschlossen werden. M12-Steckverbinder können damit nun für die Einsatzgebiete binäre Signalübertragung, Feldbusübertragung, Industrial Ethernet-Übertragung sowie Leistungsübertragung eingesetzt werden.

Wie bei anderen gängigen M12-Steckverbindern erfolgt die Integration in die Geräte mittels Wanddurchführung und Leiterplattenanschluss. Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH