Schwerpunkte

Metrische Rundsteckerverbinder

M12 nicht nur für die Automatisierung

22. Oktober 2020, 08:00 Uhr   |  Guido Werner, Franz Binder GmbH

M12 nicht nur für die Automatisierung
© Franz Binder

Der M12-Rundsteckerverbinder gilt als Standardstecker in der industriellen Automatisierungstechnik. Doch durch seine unterschied-lichen Polzahlen und die verschiedenen Codierungen eignet er sich auch für andere Branchen. Ein Überblick soll dem Anwender die Auswahl erleichtern.

Für Hersteller in den heutigen hoch entwickelten Produktionsumgebungen hat sich die Automatisierung ihrer Werksprozesse zu einer Priorität entwickelt. Nur so wird ein gleichberechtigter Wettbewerb in Bezug auf Preis, Qualität und Lieferung ermöglicht.

Obwohl drahtlose Funktechnologien für das industrielle Internet der Dinge (IIoT) von der Feldebene bis in die Chefetagen immer häufiger zum Einsatz kommen, erfordert die physische Verbindung von Anlagen und Maschinen sowie deren Steuerungen unabhängig von den Bedingungen der Produktionsumgebung modernste elektronische Verbinder, um Energie, Signale und Daten zuverlässig zu übertragen. Das bedeutet, sie müssen den Gefahren von Produktionsumgebungen (Vibrationen, Wasser, Staub) widerstehen. Zudem sollten sie die immer höheren Datenraten verarbeiten und übertragen, die heute in der automatisierten Produktion üblich sind.

Historischer Rückblick

In Produktionsumgebungen kommen meist mehrpolige Rundsteckerverbinder zum Einsatz. Dieser Verbindertyp wurde in den 1930er Jahren für Flugzeuge entwickelt und schrittweise weiterentwickelt und verbessert. Dadurch eignen siche sich auchfür verschmutzte Umgebungen, Hochdruckreinigung sowie extrem schnelle Datenraten.
Der derzeit beliebteste Rundsteckerverbinder für den Einsatz in der gesamten Produktionsumgebung ist der M12-Verbinder, der häufig für den Anschluss von Sensoren und Aktoren sowie für Anwendungen wie Feldbusinstallationen und industrielle Ethernet-Anlagen verwendet wird. Gewindeverbinder mit Sicherungsschrauben bieten zuverlässige Verbindungen in Umgebungen, in denen der Schutz vor Staub, Wasser und anderen Substanzen von größter Bedeutung ist. Das 12-mm-Anzugsgewinde des M12-Verbinders kann mit Schutzstufen bis zu IP69K spezifiziert werden und eignet sich daher auch für Anwendungen, bei denen eine Strahlreinigung üblich ist.

Die Entwicklung des M12-Verbinders, wie wir ihn heute kennen, begann 1982, als ein führender deutscher Automobilhersteller die Produktionsausfallzeiten durch den Anschluss von Sensoren in seinen Produktionslinien auf ein Minimum reduzieren wollte. Die nächste Entwicklung folgte dem Bedarf an vorkonfektionierbaren Steckverbindern: Die Firma Binder brachte den ersten vierpoligen M12-Verbinder mit Schraubklemmanschluss auf den Markt.

In den 1990er Jahren ging man davon aus, dass 80 Prozent aller in der Fertigung verwendeten Sensoren fest verdrahtet und lediglich die restlichen 20 Prozent angeschlossen würden. Tatsächlich sind heute jedoch nur zehn Prozent fest verdrahtet und der Großteil (90 Prozent) angeschlossen. Viele dieser Steckverbinder werden weltweit als kabelgebundene Versionen hergestellt, aber es gibt auch einen großen Markt für vorkonfektionierbare M12-Steckverbinder.

Seit der Einführung der 3- und 4-poligen M12-Versionen haben die Hersteller eine Vielzahl verschiedener Modelle und Optionen entwickelt. M12-Verbinder sind optimal für Anwendungen geeignet, die robuste, abgedichtete Verbinder erfordern. Dazu gehören Lebensmittel- und Getränkeindustrie, Maschinenbau, Eisenbahn, Textil- und Drucksysteme, Verkehrsleitsysteme und andere Außenanwendungen wie Landwirtschaft und alternative Energien.

M12-Verbinder sind mit 3, 4, 5, 8 und 12 Polen erhältlich, die Benutzer können also die für die jeweilige Anwendung geeignete Anzahl auswählen. So erfordern Profinet- und Ethernet-Anwendungen 4 und 8 Pole, während die meisten Sensor- und Stromverbindungen 3 und 4 Pole erfordern. Signalanwendungen benötigen bis zu 12 Pole, Kommunikationsprotokolle wie Feldbus und DeviceNet normalerweise 4 oder 5 Pole. Die Verbinder werden standardmäßig in gerader und rechtwinkliger Ausführung angeboten.

Jenseits der Industrieautomatisierung

Franz Binder, M12, Connectivity
© Franz Binder

Bild 1: M12-Verbinder lassen sie sich in sehr anspruchsvollen Umgebungen einsetzen – selbst dort, wo eine Hochdruckreinigung erforderlich ist –, beispielsweise in der Getränke- und Lebensmittelindustrie.

M12-Verbinder sind nicht nur mit der Schutzklasse IP67, sondern auch mit den Klassen IP65, IP68 und IP69K erhältlich. Dadurch lassen sie sich in den anspruchsvollsten Umgebungen einsetzen – selbst dort, wo eine Hochdruckreinigung erforderlich ist (Bild 1). Die Korrosionsbeständigkeit wird durch die Verwendung von Edelstahlmuttern erreicht. Und es kommen immer wieder neue Anwendungen hinzu. Die Verbinder von Binder mit X-Codierung sind für Bahnanwendungen gemäß den Normen für Schwingungen und Brandschutz zugelassen (DIN EN 50155 beziehungsweise DIN EN 45545-2 für Feuer).

Die 8-poligen Verbinder verfügen über Datenübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 10 Gb/s und eignen sich somit in Eisenbahnanwendungen für Ethernet-Protokolle, Kommunikation, Sicherheit, Videoüberwachung und Fahrgastinformationssystemen. Diese hohe Bandbreite erreichen sie, indem die vier Adernpaare für eine separate Übertragung mit einem Kreuz- oder X-Codeschild voneinander getrennt werden. So ist sichergestellt, dass die Ethernet-Verkabelung mit den wachsenden Anforderungen hinsichtlich der Übertragung großer Datenmengen kompatibel bleibt. Die X-Codierung entspricht der Industrienorm IEC 61076-2-109 und ist für die Breitbandübertragung durch Ethernet-Protokolle einschließlich PROFINET ausgelegt.

Dekodierung der Codes

Die große Vielfalt der verfügbaren M12-Verbindermodelle erschwert die Auswahl, noch verstärkt durch die unterschiedlichen Codierungen bestimmter M12-Typen, die die Eignung für eine Anwendung angeben. Die Norm IEC 61076-2-101 beschreibt die relevanten Kombinationen aus Codierung und Anwendung. Benutzer können die für die jeweilige Anwendung geeignete Pol-Anzahl auswählen.

Als Hilfe für die Auswahl der korrekten M12-Codierung sind in der Tabelle (unten zum Download) die Anwendungen aufgeführt, für die die verschiedenen Verbindercodierungen geeignet sind. Ziel dieser Codierungen ist es, die Auswahl eines falschen Verbinders zu vermeiden und eine korrekte Verbindung für die jeweilige Anwendung zu gewährleisten.

Tabelle: Codierungen für M12-Steckverbinder

Im Laufe der Jahre ist die Vielseitigkeit des M12-Verbinders nicht nur durch neue Polanzahlen gewachsen, sondern auch durch die Verfügbarkeit von vorverdrahteten Verbinderbaugruppen, geschirmten Versionen zur Bewältigung der steigenden Datenraten und verschiedenen Anschlussarten wie Crimpen, Schrauben, Löten und Drahtklemmen. Rundsteckerverbinder-Spezialisten wie Binder stellen auch M12-Verbinder her, die in Geräte integriert oder auf Leiterplatten montiert werden können. Moderne M12-Verbinder sind auch für verschiedene Kabeltypen und -größen geeignet, um das Anwendungsspektrum dieses Hochleistungsverbinders stetig zu erweitern.

Der M12-Verbinder ist die ideale Lösung für Anwendungen, die eine robuste und zuverlässige Strom-, Signal- und Datenverbindung in vielen anspruchsvollen Anwendungen benötigen. Da immer wieder neue Varianten entwickelt werden, wird er noch viele Jahre der Standardverbinder der Branche bleiben.

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