Mouser: Industrielle Rundsteckverbinder entwickeln sich weiter

Rundsteckverbinder, Grundpfeiler der industriellen Verbindungstechnik. Wenn sich die Technologie weiterentwickelt und in neue Marktbereiche vordringt, bringt sie zahlreiche neue Abhängigkeiten und Anforderungen mit sich. Im Zuge der Entwicklung von Computernetzwerken konkurrierten beispielsweise viele verschiedene Netzwerkprotokolle und -topologien um die Vormachtstellung auf dem Markt.

Im Laufe der Jahre hat sich die Ethernet-Technologie als das bevorzugte Netzwerkverfahren in der Informationstechnologie (IT) durchgesetzt. Durch die IEEE-Standardisierung wurde die Akzeptanz weiter gefördert. Mit der Wahl der Technologie ging eine gleichermaßen praxisrelevante wie wichtige Entscheidung einher: Die Schaffung eines Steckverbinderstandards aus den vielen verschiedenen konkurrierenden Formaten. Heute ist der RJ45-Ethernet-Anschluss allgegenwärtig.

Im Zuge der Einführung von Operational Technology (OT) für die industrielle Prozesssteuerung und Fabrikautomation haben Steckverbinder eine ähnliche Entwicklung durchlaufen. Im Gegensatz zu den meisten IT-Umgebungen gibt es in der Industrie viele Herausforderungen für Steckverbinder. Mechanische Belastungen wie Vibrationen, Erschütterungen, Druck, das mögliche Eindringen von Flüssigkeiten oder Staub und das Einwirken von gefährlichen Chemikalien und Verunreinigungen sind im industriellen Umfeld an der Tagesordnung. Auch die Umweltfaktoren Temperatur und Feuchtigkeit sind an vielen Fertigungsstandorten ein Thema. Mit der fortschreitenden Automatisierung und dem Einsatz neuer Technologien müssen Steckverbinder auch die geltenden Normen für elektromagnetische Störfestigkeit (EMI) und Verträglichkeit (EMV) erfüllen.

Für industrielle OT-Applikationen haben sich in der Praxis die verriegelbaren Rundsteckverbinder M8 (8 mm) und M12 (12 mm) als Standardverfahren für den Anschluss von Aktuatoren und Sensoren durchgesetzt. Aufgrund ihrer kompakten und dennoch vielseitigen Bauweise ermöglichen sie zahlreiche unterschiedliche Pins, Pin-Anordnungen (die so genannte Kodierung), Spannungs- und Stromstärken sowie Datenbandbreiten. Insbesondere der M12-Steckverbinder hat sich zum weltweiten Standard für die Verbindung von Daten, Signalen und Stromversorgung entwickelt. Er ist ideal auf die Anforderungen industrieller Umgebungen abgestimmt und trägt gleichzeitig den beengten Platzverhältnissen in Schaltschränken mit großer Belegungsdichte Rechnung.

Die A- und die B-Kodierung eignen sich beispielsweise für Feldbus-, DeviceNet- und Profibus-Verbindungen. Für Industrial Ethernet, EtherCat und PROFINET sind Steckverbinder mit D-Kodierung ausgelegt. Abbildung 1 zeigt die zahlreichen verschiedenen Kodierungen von Daten-, Signal- und Leistungssteckverbindern in den Baureihen M5 bis M12.

Entwicklung von M12-Steckverbindern
Initiativen zur Verbesserung der betrieblichen Leistungsfähigkeit in der Industrie, wie z. B. Industrie 4.0 und das industrielle Internet der Dinge (IIoT), führen zu einem verstärkten Einsatz von Technologien und damit zu einem erhöhten Bedarf an Konnektivität. Bei Applikationen auf M12-Basis müssen die Installationstechniker mehr Zeit für das Einschrauben von Sensor-, Aktuator- und Stromversorgungsanschlüssen aufwenden. Aufgrund des Bedarfs an mehr M12-Anschlussbuchsen in Steuergeräten ist auch mehr Zeit für die Herstellung erforderlich und die Steckverbinderdichte ist ebenfalls eine Herausforderung. Um den Anforderungen des Marktes gerecht zu werden, hat Phoenix Contact eine innovative Alternative zur traditionellen M12-Schraubverriegelung entwickelt und standardisiert (IEC 61076-02-010).

Die neuen M12-Steckverbinder von Phoenix Contact verfügen über eine integrierte Push-Pull-Schnellverriegelung für Kabelsteckverbinder und ermöglichen eine neue bündig montierte Push-Pull-Buchse, die eine effiziente und reibungslose Verbindung und Integration von Geräten gewährleistet.

Die neue M12-Buchse stellt eine sichere Verbindung sowohl zu vorhandenen Schraubsteckverbindern als auch zu den neuen Push-Pull-Steckverbindungen her.

Die integrierte Push-Pull-Schnellverriegelung ermöglicht eine werkzeuglose und unkomplizierte Verbindung, die sich auch bei beengten Platzverhältnissen schnell und sicher herstellen lässt. Abbildung 2 zeigt eine Schnittansicht des Push-Pull-Kabelsteckverbinders, der in eine Push-Pull-Buchse eingesteckt ist.



Steckverbinder mit integrierter Push-Pull-Schnellverriegelung, der in eine Push-Pull-Buchse für Geräte eingesteckt ist.

Im Vergleich zu konventionellen M12-Gerätesteckverbindern kann der Push-Pull-Steckverbinder seine Stärken bei platzkritischen Anwendungen ausspielen, bei denen es auf eine höhere Steckverbinderdichte ankommt. Er eignet sich auch für Multi-I/O-Designs und für Applikationen, bei denen ein häufiges Aus- und Einstecken erforderlich ist, wie z. B. bei der Wartung und Neukonfiguration.

M12 SMD (Surface Mount Device) wird für die Reflow-Montage immer wichtiger
Die meisten M12-Gerätesteckverbinder werden traditionell in der Durchsteckmontage (THR = Through Hole Reflow) gefertigt. Angesichts der Entwicklung in der Industrieautomatisierung, wie z. B. Edge Computing, Big Data (Datenerfassung beispielsweise in Maschinen und demzufolge immer mehr Sensoren) sowie Digitalisierung, nimmt auch die Nachfrage nach industrieller Steuerungstechnik zu. Geräteentwickler und Automatisierungsingenieure bevorzugen die automatisierte Produktion von Leiterplatten mithilfe von Bestückungsautomaten und Reflow-Lötanlagen. Das beschleunigt die Geräteherstellung und führt zu einer sehr gleichmäßigen Qualität.

Infolge dieser Entwicklungen steigen die Anforderungen an die Funktionalitäten und damit auch die Anzahl der Leiterplattenkomponenten exponentiell an. Aus diesem Grund hat Phoenix Contact ein umfassendes Portfolio an M12 SMD-Gerätesteckverbindern entwickelt. Diese oberflächenmontierten Steckverbinder eignen sich insbesondere für Daten- und Signalanwendungen und ermöglichen typische Verbindungen mit geringer Leistung. Für Applikationen mit hoher Leistung und Stromstärke sollte der Steckverbinder mit Durchsteckmontage verwendet werden.

Der M12-Gerätesteckverbinder für die Oberflächenmontage von Phoenix Contact ist für die hybride Y-Kodierung für Stromversorgung und Daten sowie für die Gigabit-X-Kodierung erhältlich.

Die zweiteilige Bauweise des Steckverbinders sorgt dafür, dass keine mechanische Belastung auf den M12-SMD-Gerätesteckverbinder übertragen wird (siehe Abbildung 3).



Der zweiteilige oberflächenmontierbare Gerätesteckverbinder von Phoenix Contact mit optionaler Abschirmfeder für das Gehäuse.

Der Reflow-fähige M12-SMD-Gerätesteckverbinder ist in Tray- oder Tape-on-Reel-Formaten für die automatische Montage erhältlich. Er kann Ströme bis zu 4 A und Spannungen bis zu 250 V übertragen. Die SMD-Steckverbinder sind sowohl als M8- (3 bis 8-polig) als auch als M12-Version (4 bis 17-polig) erhältlich.

Die Weiterentwicklung von M12 hin zu mehr Leistung
Neben der Übertragung von Signalen und Daten erfolgt mittlerweile auch die Stromversorgung über M12-Steckverbinder. Angesichts immer kompakterer und leistungsfähigerer Elektrogeräte steigt die Nachfrage der Industrie nach einer ebenfalls kompakten Steckverbinderlösung für die Stromübertragung.

Da die Anwendungsbereiche für Industriesteckverbinder immer vielfältiger werden, müssen auch die Fähigkeiten der M12-Steckverbinder zur Stromübertragung über das Limit von 4 A pro Pin hinaus erweitert werden. Die IEC 61076-2-111-konformen Kodierungen L, K, M und S von Phoenix Contact bieten eine höhere Strombelastbarkeit (siehe Tabelle in Abbildung 4) und sind in einem kompakten M12-Gehäuse erhältlich. Beachten Sie, dass die L-Kodierung für DC-Anwendungen und die S-, K- und M-Kodierungen für AC-Anwendungen vorgeschrieben sind.

Der Markt und auch Phoenix Contact konzentrieren sich auf die K-, S- und M-Kodierungen für AC- und die L-Kodierung für DC-Anwendungen.


Die L-, K- und S-Kodierungen ermöglichen verbesserte Strom- und Spannungseigenschaften der M12-Steckverbinderserie.

Die S-Kodierung ist für bis zu 16 A (drei Drähte) oder 12 A (vier Drähte) bei 630 VAC konzipiert. Die K-Kodierung nach UL-Spezifikation verwendet fünf Drähte (vier und Schutzleiter) und liefert bis zu 16 A bei 600 VAC (IEC 630 VAC).

Diese neuen M12-Hochleistungssteckverbinder sind in zahlreichen Gehäuseoptionen erhältlich.

Weiterentwicklung der M8-Baureihe bringt Miniaturisierung für Applikationen im Bereich Datenübertragung
Seit mehr als zehn Jahren sind M12-Steckverbinder mit D-Kodierung die erste Wahl bei der industriellen Vernetzung von Daten über PROFINET und Ethernet Cat5. Angesichts des begrenzten Platzangebots in den Fertigungshallen und der hohen Dichte an Schaltschränken sind auf dem Markt schon seit einiger Zeit kompaktere und dennoch robuste Steckverbinder gefragt.

Der D-kodierte M8-Steckverbinder von Phoenix Contact bietet mit 100 Mbit/s die gleiche Datenübertragungsrate wie der entsprechende M12-Steckverbinder, jedoch in einem um 30 % kleineren Gehäuse, das hohe Datenübertragungsraten auf engstem Raum ermöglicht. Mit einer maximalen Strombelastbarkeit von 4 A und 60 V eignet er sich auch für Power-over-Ethernet-Anwendungen.

Er ist für geschirmte und ungeschirmte Kabel in einer oberflächenmontierbaren Version erhältlich (siehe Abbildung 5).


Der bündige M8-Steckverbinder von Phoenix Contact mit D-Kodierung für die Oberflächenmontage wurde für Ethernet Cat5- und PROFINET-Netzwerkanwendungen entwickelt.

M8- und M12-Rundsteckverbinder – Innovation und Weiterentwicklung mit Zukunft
Die robusten Rundsteckverbinder der Baureihen M8 und M12 wurden in den letzten zehn Jahren kontinuierlich weiterentwickelt, um den wachsenden Anforderungen der Industrieautomatisierung gerecht zu werden.

In diesem kurzen Beitrag haben wir einige der zahlreichen Innovationen vorgestellt, mit denen Phoenix Contact diese Steckverbinder zu einem unverzichtbaren Element für jedes Automatisierungssystem macht.

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