Aktuální vydání

celé číslo

08

2024

Automatizace v potravinářství a farmacii

Měření a regulace průtoku, čerpadla

celé číslo

M12 X − kruhové konektory pro vysokorychlostní datovou komunikaci

Ethernet v průmyslu potřebuje mimořádně robustní konektory, které lze zapojit také v provozním prostředí. Proto se zde i pro Ethernet etablovaly kruhové konektory M12. Protože při zavádění konceptu Průmysl 4.0 do praxe roste výměna dat mezi firmami, resp. jejich aplikacemi (komunikace stroj-stroj), a to až do provozní úrovně, jsou zapotřebí větší přenosové rychlosti. Cestu ukázala nová norma pro konektory M12 s X-kódováním (IEC 61076-2-109 Konektory pro elektronická zařízení – Požadavky na výrobky – Část 2-109: Kruhové konektory – Předmětová specifikace pro konektory M12 × 1 se závitovou aretací pro přenos dat s frekvencemi do 500 MHz).
Pro pokrytí celého rozsahu možných připojení v rychlé datové komunikaci podle Cat 6A pro 10Gb Ethernet vytvořila firma Harting kompletní nabídku, v jejímž středu je konektor M12 s X-kódováním.

 
Pro datovou komunikaci v průmyslu bylo další zdokonalování konektoru M12 (obr. 1, obr. 2) zcela nevyhnutelné. Koncept Průmysl 4.0 vyžaduje výkonnější kanály pro přenos dat, zejména větší přenosové rychlosti s menší chybovou tolerancí. Technická skupina společnosti HARTING KGaA proto podpořila vypracování nové průmyslové normy a certifikace IEC pro M12, mimo jiné s cílem dosáhnout jednotného tvaru spojovací části u všech výrobců. Výhoda pro zákazníky spočívá v tom, že díky nové normě IEC se na celém světě používá kompatibilní řešení, což pro uživatele představuje jistotu investice.
 

Maximální požadavky

Požadavky na konektor M12 se mění podle velkého spektra použití, sahajícího od dopravní techniky přes energetiku až po průmyslovou automatizaci. Pro splnění nejpřísnějších požadavků na odolnost konektorů proti vibracím, např. v dopravní technice, vyvinula společnost Harting kabelové konektory M12 s krimpovaným připojením vodičů. U krimpovaných připojení totiž ani při dlouhotrvajících silných vibracích nehrozí nebezpečí, že se uvolní, nebo dokonce rozpojí.
 
Pro přenos dat, signálu a výkonu v dopravní technice jsou v současnosti k dispozici dva různé druhy kontaktů, které lze umístit na kabely o průměru od AWG 23 do AWG 28:
  • technika krimpovaného připojení: kontakt pomocí řízené deformace hermeticky obklopí vodič,
  • technika Insulation Displacement Contact (IDC): nožová svorka pronikne izolací žíly a vytvoří kontakt s prameny kabelu.
 
Technika IDC firmy Harting nese název HARAX® a vychází z patentu firmy Harting. Pro použití konektoru M12 smí vnější průměr kabelu činit maximálně 8,8 mm (jak je na trhu běžné). Potisk držáku kontaktu konvenčními barvami usnadňuje konfekcionování, montáž i údržbu. Pomocí barev lze vždy správně určit polohu kontaktů. Při vložení do izolačního krytu přitom kontakty slyšitelně zaskočí, takže si montážní technik může být vždy jistý, že vytvořil funkční kontakt.
 

Zjednodušená montáž a konfekcionování

Sortiment konektorů M12 doplňují komponenty určené speciálně pro automatizační techniku. U konektoru har-speed M12, který lze konfekcionovat v provozu, se používá osvědčená technika nožových svorek HARAX. Pro přístroje jsou nabízeny konektory M12 určené pro desky plošných spojů v rovném a zahnutém provedení. Speciální výběr materiálů zaručuje způsobilost komponent pro pájení přetavením (reflow), tzn. že materiál je odolný proti teplotám v pájecí peci do 230 °C, kdy se pájka taví, ale plast zůstává stabilní.
 
Pro provedení podle třídy EA je u kabelu i u přístroje k dispozici stínicí kříž. Vede dvojice kabelů do jednotlivých komor a zabraňuje tak narušení přenosu signálu. Stínicí kříž zjednodušuje konfekcionování, protože jednotlivé dvojice vodičů lze jednoznačně přiřadit díky jejich uspořádání a barevnému označení.
 
Konfekcionování je navíc popsáno v montážním návodu, který je součástí dodávky.
 

Větší flexibilita

Konektory M12 od firmy Harting nabízejí další funkce, které zajišťují větší flexibilitu kabelového propojení. K těmto komponentám patří har-speed M12 Gender Changer a adaptér har-speed. Adaptér M12-RJ45 (obr. 3) funguje jako spojovací prvek mezi kruhovým konektorem s krytím IP65/67 a konektorem RJ45 s krytím IP20. Tyto adaptéry se uplatní např. na krytech přístrojů a skříních rozváděčů. Pomocí M12 Gender Changer zdířka/zdířka (obr. 4) lze vzájemně propojit dva kolíkové konektory. V kombinaci s nástěnným držákem přitom Gender Changer umožňuje vytvořit kompletněstíněnou stěnovou průchodku.
 
V nabídce M12 je volitelně k dispozici zajišťovací technika push-pull s velmi snadnou obsluhou. Zaskočení zdířky a konektoru přitom potvrdí jasně slyšitelné zacvaknutí. Tento druh zajištění má oproti šroubovému spoji výhodu větší odolnosti proti vibracím, což je důležité především pro užití v oblasti silniční a drážní dopravy. Také datová rozhraní pro Fast Ethernet a Gigabit Ethernet na přepínačích lze vybavit zajišťovací technikou push-pull od firmy Harting.
 
Přitom odpadá náročné šroubování s kontrolovaným utahovacím momentem. Trend miniaturizace a stále větší hustota konektorových spojů způsobují problémy s místem a prostorem v provozu. Například přepínače jsou opatřovány stále větším počtem portů. To omezuje přístup k jednotlivým konektorům.
 
Konektory M12 se zajištěním typu push-pull (obr. 5) jsou dobrou alternativou pro úlohy, u nichž je k dispozici příliš málo místa pro šroubování kruhových konektorů. V takových montážních situacích nelze spolehlivě určit bezpečnou míru utažení. Zajištění push-pull od firmy Harting naopak zjednodušuje zajištění i odjištění. K zasunutí a vytažení spoje push-pull není zapotřebí žádné nářadí a doby montáže a údržby se zkracují. V zařízení zůstává místo na další komponenty nebo konektory.
 

Zpětná kompatibilita

U kabelových konektorů si uživatel může zvolit, zda použije techniku push-pull, nebo dosavadní šroubové spojení. Kryt M12 na straně přístroje je zpětně kompatibilní, tzn. že uživatelé, umístí-li stávající zdířky do krytu M12, mohou využít volitelné doplňky k dodatečnému vybavení jak pro spoje push-pull, tak pro šroubovací spojení.
 

Zakázkové kabely s konektory M12

V průmyslovém prostředí jsou běžné kabely se zalévanými konektory, protože v náročných podmínkách vykazují mimořádnou pevnost. Problémem ale je, že již u kabelů nepatrně odlišných typů je nutné upravit formy pro vstřikové lití. Zalévaná řešení jsou proto vhodná jen pro větší série kabelů. Společnost Harting se této výzvě postavila a jako doplněk své nabídky konektorů M12 vyvinula konektor Press and Go (obr. 6). Namísto vstřikování plastu je u tohoto konektoru nalisována kovová krytka. Krytka je vhodná pro kabely různých typů a průměrů. Koncept M12 Press and Go od firmy Harting tak nabízí flexibilní a ekonomické řešení i pro malé počty kusů.
Dirk Peter Post, HARTING
 
 
Obr. 1. Har-speed M12 do PCB, přímý
Obr. 2. Har-speed M12 do PCB, zalomený
Obr. 3. Adaptér har-speed M12/ RJ45
Obr. 4. Har-speed M12 Gender Changer
Obr. 5. Har-speed M12 PushPull
Obr. 6. Har-speed M12 Press and Go