M12-Steckverbinder Mehr Power, weniger Platz

Ein wichtiger Aspekt von Industrie 4.0 ist die Abkehr vom Schaltschrank hin zur Feldebene: Selbst kleinste Sensoren und Aktoren sollen Teilnehmer in einem Netzwerk oder Bussystem sein. Deswegen gibt es verschiedene Codierungen für den weitverbreiteten M12-Steckverbinder. Ein Überblick.

Tobias Dietel, Produkt-Marketing Industrial Field Connectivity, Phoenix Contact.

Durch die Dezentralisierung der »Intelligenz« vom Schaltschrank in die Feldebene werden die Gerätedesigns zunehmend kleiner und kompakter, um groß aufbauende Maschinenlayouts zu vermeiden. Ein weiterer wichtiger Aspekt, der zur Minimierung des Maschinenlayouts beiträgt, ist das »Downsizing« der elektrischen Antriebstechnik. Somit müssen auch Steckverbinder für die Leistungsversorgung kompakte Bauformen aufweisen.

In der Vergangenheit wurden zur Leistungsversorgung – etwa von aktiven I/O-Modulen – häufig 7/8-Zoll- oder A-codierte M12-Steckverbinder verwendet. Beide Steckverbindertypen haben Vor- und Nachteile: Bei der 7/8-Zoll-Version handelt es sich um einen weltweit verbreiteten Steckverbinder, der sich für Ströme bis 12 A eignet. Der nominelle Strom pro Pin beträgt dabei maximal 9 A. Allerdings ist der 7/8-Zoll-Stecker, der im mittleren Preissegment angesiedelt ist, relativ groß und er bietet keine geschirmten Varianten.

Die Standard-M12-Variante ist der international am weitesten verbreitete Steckverbinder. Wegen seiner kompakten Bauform braucht er wenig Platz am Gerät und ist recht kostengünstig. Des Weiteren lässt er sich im Feld einfach konfektionieren und gut an der Maschine installieren. Der M12 bietet eine große Programmvielfalt mit geschirmten Varianten, T- und Y-Verteilern sowie Sensor-Aktor-Boxen. Dafür beläuft sich der maximale Querschnitt auf 0,75 mm² – bei einer maximalen Strombelastbarkeit von 4 A pro Pin. Auf Grundlage der Vorteile beider Steckverbindersysteme hat Phoenix Contact im Jahr 2011 erste neue Steckgesichter entwickelt und in den Markt eingeführt. Gleichzeitig wurde die internationale Normung initiiert.

M12-Normung nach IEC 61076-2-101

Eine wichtige Basis für die erfolgreiche Entwicklung und Verbreitung des M12-Standards am Markt war und ist die ständige Beurteilung im Rahmen der internationalen Standardisierung. Die Bauartnorm IEC 61076-2-101 für Sensor-Aktor-Steckverinder entstand bereits Mitte der 1990er Jahre. Die innovative Weiterentwicklung mit neuen Polbildern und neuen Bauformen führte dazu, dass auch die internationale Normung einer ständigen Erweiterung unterliegt. Ursprünglich umfasste die IEC 61076-2-101 sämtliche M8-, M12- und M12-Datentechnik-Steckverbinder. Aufgrund der mehr und mehr umfangreicher werdenden Kapitel wurde diese Norm in eigenständige Einzelnormen unterteilt:

  • IEC 61076-2-101: M12-Steckverbinder
  • IEC 61076-2-104: M8-Steckverbinder
  • IEC 61076-2-105: M5-Steckverbinder
  • IEC 61076-2-109: M12-Steckverbinder zur Datenübertragung
  • IEC 61076-2-111: M12-Steckverbinder zur Leistungsübertragung (M12 Power)

Als erstes wurden in die IEC 61076-2-111 im Jahr 2011 die von Phoenix Contact entwickelten Codierungen S und T aufgenommen (Bild 1). Die S-Codierung ist für AC-Anwendungen vorgesehen – sie hat vier Kontakte, drei Leiter plus PE (Protection Earth, Schutzerde) – und erlaubt eine Nennspannung von maximal 630 V und einen Strom von 12 A. Die S-Codierung ist auch als 2+PE-Variante für 230 V und 16 A verfügbar.

Die T-Codierung wurde für DC-Applikationen konzipiert, auch sie hat vier Kontakte. Sie kann einen Strom von 12 A pro Pin bei maximal 63 V Spannung tragen.

Aufgrund der Marktrelevanz und der Nachfrage nach einem Ersatz für 7/8-Zoll wurden im Jahr 2013 drei weitere Codierungen für fünf- und sechspolige Verbraucher entwickelt und mit in die Norm IEC 61076-2-111 aufgenommen.

Die K-Codierung ist wie die S-Codierung für AC-Applikationen gedacht. Sie verfügt über fünf Kontakte: vier Leiter und PE. Die Nennspannung beträgt 630 V und gemäß Norm ist damit ein Strom von maximal 12 A zulässig.

Die L-Codierung ist – wie die T-Codierung, für DC-Anwendungen gedacht. Zusätzlich zu den vier Leitern hat sie einen Kontakt für die Funktionserde. Bei einer Spannung von 63 V trägt sie bis zu 16 A Strom.

Als dritte Variante wurde im Jahr 2013 die M-Codierung eingereicht. Sie kann 630 V Wechselspannung und 8 A Strom über fünf Leiter tragen. Zusätzlich steht ein Schutzleiter zu Verfügung.