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, sind die Folge. Zur Verkabelung dieser Sensoren und Aktoren sowie der erforderlichen Verteilerboxen im Feld haben sich M12-Steckverbinder am Markt durchgesetzt. Vielfältige Bauformen und Materialien, wie etwa für die Lebensmitteltechnik oder im Außenbereich, begründen ihre Popularität. In Kombination mit verschiedenen Steckgesichtern für die unterschied­lichen elektrischen Anwendungsfälle lässt sich zumeist eine geeignete Lösung für die jeweilige Applikation finden.

Wie bei anderen gängigen M12-Steckverbindern erfolgt die Integration in die Geräte mittels Wanddurch­führung und Leiterplattenanschluss.

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Betrachtet man die unterschiedlichen Einsatzfälle in der Automatisierungstechnik und angrenzender Applikationen, so ist fest­zustellen, dass folgende Charakteristika am Markt üblich sind:
■ Spannungshöhen: 24 V, 48 V, 230 V und 400 V
■ Spannungsformen: DC sowie AC, ein- und dreiphasig
■ Ströme: bis 16 A

All dies lässt sich nicht gleichzeitig mit einem Steckgesicht in der Bauform M12 abdecken. Ergo bietet es sich an, unterschiedliche Steckgesichter entsprechend den Applikationen zu entwickeln – also zum Beispiel auch für die Stromversorgung von Sensor-Aktor-Boxen und Ventilinseln mit 24 V und Antrieben mit 230/400 V. Erfolgt dies auf der Basis von M12, lassen sich letztendlich alle Vorteile der Bauform M12 – sprich Robustheit, Kompaktheit, einfache Bedienung – in idealer Weise nutzen.

Da verschiedene Applikationen unterschiedliche Ansprüche an den Power-Steckverbinder stellen, ist jeweils eine möglichst passgenaue Ausprägung erforderlich. Dies betrifft die Nennspannung, den Nennstrom, den Bauraum, die Anzahl der Kontakte sowie die Notwendigkeit von PE. Den Anfang machten hier die Ausführungen mit S- und T-Codierung für DC- und AC-Applikationen. Zunehmende praktische Erfahrungen und neue, in Zusammenarbeit mit den Anwendern erschlossene Einsatzgebiete haben die Anzahl der für die Leistungsübertragung vorgesehenen M12-Steckverbinder wachsen lassen. So kann mit den neu hinzugekommenen M-, L- und K-Codierungen ein großes Spektrum von Applikationen in Indus­trie, Telekommunikation, Photovoltaik, Gebäude- und Verkehrstechnik bedient werden.

Auf Basis der im Dokument IEC CD 61076-2-111 beschriebenen und als offener Marktstandard frei verfügbaren Steckgesichter für die Leistungsübertragung können Hersteller von Geräten zur Bestückung ihrer Leiterplatten sowie zur Herstellung der Gehäuse nun dieselben Prozesse nutzen, die sie bereits von anderen M12-Steckverbindern gewohnt sind. Maschinen- und Anlagenbauer profitieren bei der Leistungsübertragung ebenfalls von der Bauform M12, da Anschluss und Bedienung der Steckverbinder sowie die Erstellung von Wanddurchführungen analog der Prozeduren erfolgt, die sie von den anderen M12-Steckverbindern her kennen. So kann sich ein einheitliches Verkabelungskonzept über alle elektrischen Applikationen in der Automatisierungstechnik erstrecken.

Umspritzt oder frei konfektionierbar

M12-Steckverbinder gibt es in frei konfektionierbaren Ausführungen sowie in umspritzten Ausführungen, die nicht wiederanschließbar sind. Letztere werden zumeist in Maschinen bei zuvor bekannten Leitungslängen verwendet und erlauben eine kleinere Bauform. Geräte mit M12-Anschlüssen für diesen Zweck nutzen dies und benötigen weniger Platz zwischen den Anschlüssen – die Bauform wird im Sinne der Miniatu­risierung kompakter.

Bei den umspritzten Ausführungen wird auch beim Leiteranschluss des Power-Steckverbinders viel Platz gespart.

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Frei konfektionierbare Ausführungen hingegen er­fordern einen größeren Bauraum in der Anschlusszone und damit letztlich auch mehr Fläche an den Geräten. Konkret können umspritzte Ausführungen für die Leistungsübertragung mit einem Durchmesser von 16 oder 18 mm so platzsparend wie andere M12-Codierungen gestaltet werden. Dagegen sind alle frei konfektionierbaren Power-Ausführungen für einen maximalen Durchmesser von 23 mm ausgelegt, während andere Codierungen hier einen maximalen Durchmesser von 20 mm 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. M12-Steckverbinder sind damit nun für die binäre Signalübertragung, für Feldbusübertragung, Industrial Ethernet-Übertragung sowie Leistungsübertragung einsetzbar.

Autor: Bernd Horrmeyer ist Fachreferent für Standardisierung bei Phoenix Contact, Blomberg.

M12 Power - Kriterien für die Auswahl

Sensoren, Aktoren, aktive Verteiler und viele weitere Geräte werden in der Automatisierungstechnik mit 24 V(DC) versorgt. Oft werden hierbei getrennte Stromkreise geführt – für die Sensorik und Versorgung der Elektronik einerseits und für die Aktorik andererseits. Der Stromkreis der Aktorik wird hierbei in das Not-Aus-Kreis integriert, sodass eine sofortige Abschaltung der Aktoren erfolgt und Personen von den Aktoren nicht verletzt werden. Erfolgt die Erzeugung von 24 V(DC) nach dem SELV-oder PELV-Konzept, ist sie ungefährlich – ein PE-Leiter erübrigt sich. In anderen Bereichen, etwa in der Telekommunika­tion, ist eine Nennspannung von 48 V(DC) üblich.

Steckverbinder M12 Power – die wichtigsten technischen Daten

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Für all diese Applikationen bietet sich die T-Codierung an, die in der umspritzten Ausführung dem geringen Durchmesser anderer M12-Steckverbinder folgt. Oft sollen die versorgten Geräte in den Schutzleiter mit einbezogen werden. Dies geschieht in verteilten Anlagen häufig aus Gründen des Potenzialausgleichs. In diesem Fall empfiehlt sich die L-Codierung, die zudem bei gleicher Nennspannung einen von 12 A auf 16 A erhöhten Nennstrom erlaubt. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn mehrere Geräte in einer Linientopologie verschaltet werden und sich so die Ströme addieren. Die Topologie der Energieversorgung kann dann der Linientopologie für Feldbusse und Industrial Ethernet folgen, die besonders im Anlagenbau verbreitet ist. Um Platz für den zusätzlichen Leiter und seinen Anschluss zu schaffen, ist bei der umspritzten Variante ein leicht erhöhter Durchmesser erforderlich.

Leistungsstärkere Geräte werden mit höheren Spannungen versorgt. So benötigen dreiphasige AC-Motoren zwar keinen Neutral­leiter, aber wegen der Spannung bis 630 V einen PE-Anschluss. Mit der S-Codierung kann hier platzsparend ein steckbarer Anschluss bis 12 A erfolgen. Sollen hingegen Antriebe mit Steuerkontakten angeschlossen werden, eignet sich die M-Codierung, die bei 630 V einen Strom von 8 A erlaubt. Niederspannungsnetze sind heute üblicherweise als TN-S-Netze mit drei Phasen, Neutralleiter und Schutzleiter gestaltet. Soll diese Netzform auch in der Maschine oder Anlage fortgesetzt und beliebige Verbraucher angeschlossen werden, so eignet sich hier besonders die K-Codierung mit ihren vier Kontakten und dem PE-Anschluss.