"M12 Power ist der kommende Standard für den Geräteanschluss." Matthias Domberg, Harting

„M12 Power ist der kommende Standard für den Geräteanschluss.“ Matthias Domberg, HartingRedaktion IEE/Renate Schildheuer

Herr Domberg, zur SPS bringt Harting einen M12-Steckverbinder mit dem IEC-genormten Steckerbild auf den Markt. Welche Anforderungen soll der lösen?

Aus heutiger Sicht haben wir mit unterschiedlichen Anforderungen im Markt zu kämpfen. Eine, die wir täglich zurückgespielt bekommen, ist beispielsweise die stetig steigende Zahl an Teilnehmern. Diese Zunahme bedarf neuer Konzepte, eben nicht nur für die Daten- und Signalübertragung, sondern auch für die Powerübertragung. Es ist heute schon abzusehen, dass der Energiebedarf  der Verbraucher im Feld steigen wird. Und das bedeutet letztendlich für uns aus Herstellersicht, dass wir neue Steckverbinderkonzepte bereitstellen müssen.

Hinzu kommt: Maschinen und Anlagen werden immer kleiner und dezentraler automatisiert. Das führt dazu, dass immer mehr Geräte eine eigene Energieversorgung und Netzwerkkommunikation brauchen.

Ich würde M12 nicht unbedingt als neues Steckverbinder- oder Steckerkonzept bezeichnen, allenfalls den Einsatz mit L-Kodierung. Was verbirgt sich dahinter?

Harting engagiert sich sehr in der Standardisierung der IEC 61076-2-111. Die Norm beschreibt vollumfänglich neue Steckgesichter für die M12-Powerkodierung. Im ersten Schritt konzentrieren wir uns schwerpunktmäßig auf die L-Kodierung, ein Steckverbinder mit vier Kontakten bis maximal 16 A bei 63 V plus vorauseilendem PE. Damit haben wir eine gute Ausgangsbasis geschaffen, um künftige Gerätegenerationen über einen Standardanschluss verbinden zu können.

Ist die IEC-Normierung komplett abgeschlossen?

Eine Normentwicklung ist zeitintensiv und verlangt viel Abstimmungsarbeit in den Gremien. Heute sind die verschiedenen M12-Steckgesichter für Power mit ihren technischen Parametern fixiert. Das gibt uns als Hersteller Sicherheit, mit der Produktentwicklung beginnen zu können, damit dann mit der Verabschiedung der Norm auch Produkte verfügbar sind. Natürlich schafft so ein Normentwurf auch aus Kundensicht Investitionssicherheit.

Was ist bislang denn die gebräuchliche Anschlussart? Power und Daten an die Feldgeräte heranzuführen, ist doch keine aktuelle Aufgabe.

Anwender, die M12 nutzen, greifen meist auf einen A-kodierten Steckverbinder zurück. Allerdings ist der normativ lediglich für maximal 4 A spezifiziert. Die L-Kodierung liegt mit ihren 16 A deutlich darüber. Alternativ kommen auch Steckverbinder mit 7/8-Zoll zum Einsatz, die letztendlich aber deutlich größer sind als der M12.

Gibt es bei den Gehäusen auch Anpassungen oder beschränkt sich das auf die Einsätze?

"Die vielen Varianten zum Serienstart auf der SPS IPC Drives 2015 zeigen: Harting lebt den Familiengedanken." Matthias Domberg

„Die vielen Varianten zum Serienstart auf der SPS IPC Drives 2015 zeigen: Harting lebt den Familiengedanken.“ Matthias DombergRedaktion IEE/Renate Schildheuer

Bei M12 ist typischerweise das Steckgesicht im vorderen Bereich normiert mit der klassischen Rändelschraube zum Fixieren und Abdichten des Systems. Auf der Anschlussseite hat man als Hersteller sämtliche Freiheiten, was Größe, Material und Design angeht. Nichtsdestotrotz gibt es natürlich Marktanforderungen. Die 16 A Stromtragfähigkeit je Kontakt setzt natürlich entsprechende Kabelquerschnitte voraus, bei langen Leitungen beispielsweise bis zu 2,5 mm², um die Spannungsverluste gering zu halten. Aus der Perspektive des Steckverbinder-Anbieters betrachtet, heißt das den insgesamt größeren Kabeldurchmesser bei Kabeleinführung konstruktiv zu berücksichtigen. Das ist ein klassischer Zielkonflikt, bei dem sich der Wunsch ‚außen klein, innen groß‘ nur begrenzt realisieren lässt.

Sind neben Metall-Gehäusen auch Kunststoffvarianten geplant?

Wir starten mit robusten Metallgehäusen, das ist eine unserer Kernkompetenzen bei Harting. Damit sind wir in Märkten wie Transportation seit Jahren erfolgreich unterwegs. Wie wir das Programm in Zukunft ausbauen, hängt auch von der Resonanz im Markt ab. Konkrete Planungen für Kunststoffvarianten gibt es aktuell nicht.

63 V mal 16 A, das ergibt rund 1 kW Leistung? Ist das schon das Ende der Fahnenstange des Steckverbinders oder gibt es noch Luft nach oben? Denkt man da schon weiter in Sachen Normierung?

Die IEC sieht neben der L-Kodierung weitere Varianten vor, zum Beispiel E, F, M oder K, um nur einige zu nennen. Besonders interessant ist die K-Kodierung, weil man damit bis zu 630 V und 12 A realisieren kann – das sind typische Anschlusswerte von Drehstrom-Motoren bis zu 7,5 kW. Und die machen den Löwenanteil in den Anlagen aus.

M12 mit L-Codierung ist ein Kompromiss zwischen Baugröße und Leistung. Wie sähe denn eine Optimierung in Richtung Baugröße aus, wäre M8 mit L-Codierung keine Überlegung wert?

Das ist ein interessanter Aspekt. Ich glaube aber, dass sich M8-Steckverbinder nicht für Poweranwendungen eignen. M8 hat eine ganz andere Zukunft, etwa als Ethernet-Steckverbinder im Feld. In diese Richtung gibt es erste Überlegungen M8 für Ethernet-Anwendungen zu qualifizieren.

Stichwort Kommunikation. Ihr Steckverbinder hat über die Norm hinausgehend eine zusätzliche Schirmung. Wozu ist die bei Poweranwendungen notwendig? Vier Kontakte plus Schirm reichen theoretisch ebenfalls für Fast Ethernet mit 100 MBit/s.

"Die Schirmanbindung bei unserem M12-Power-Stecker gibt es frei Haus und ermöglicht auch eine hybride Anwendung als Ethernet-Steckverbinder." Matthias Domberg

„Die Schirmanbindung bei unserem M12-Power-Stecker gibt es frei Haus und ermöglicht auch eine hybride Anwendung als Ethernet-Steckverbinder.“ Matthias DombergRedaktion IEE/Renate Schildheuer

In erster Linie ist der M12 Power in der L-Kodierung natürlich ein Leistungssteckverbinder. Interessanterweise hatten wir eine Anfrage, der den Stecker eben nicht nur als reinen Leistungsstecker sieht, sondern sich auch hybride Anwendungen vorstellen kann. Das war für uns mit der Anstoß, ein Feature in das Produkt zu designen, das über die Produktspezifikation in der Norm hinaus geht – die Schirmanbindung. Die ist ein Mehrwert für unsere Kunden, die entscheiden können, ob sie den Schirm auflegen möchten oder nicht.

Ich dachte der Schirm ist vorgesehen, um beim Anschluss von Servomotoren mit 24 V oder 48 V eventuelle EMV-Abstrahlungen zu unterbinden, wenn sie hochfrequent angesteuert werden.

Damit haben Sie vollkommen recht. Dennoch sehen wir im ersten Schritt eine Anwendung für diesen Steckverbinder bei kleineren bis mittleren Schrittmotoren bis 48 V. Und die spezifizierten 63 V geben dem Anwender eine zusätzliche Sicherheitsreserve.

Mit welchen Produkten geht Harting auf der SPS IPC Drives an den Start?

Dazu haben wir uns reichlich Gedanken gemacht. Wenn wir solch ein Produkt auf den Markt bringen, dann nur als eine Familie. Eine Kernkompetenz von Harting ist die Anschlusstechnik mit der Harax-Schneidklemme, die Ende der 90er Jahre von uns patentiert worden ist. Logisch dass wir auf der Kabelseite ein Produkt mit der IDC-Technik vorstellen. Zudem gibt es auch eine Crimp-Variante. Geräteseitig stellen wir Versionen für die Leiterplattenmontage mit gerader Ausführung sowie mit unterschiedlichen Gehäusekonzepten für Frontmontage und Rückwandmontage zur Verfügung – jeweils für Einsätze mit Stift und Buchse.

Der Vorteil bei den Leiterplattenvarianten ist, ich kann den Isolierkörper vom Gehäuse trennen. Das gibt dem Anwender die Möglichkeit, das Gehäuse extern fertigen zu lassen; und die Leiterplatte von einem anderen Dienstleister. Erst bei der Montage kommen dann Steckeinsatz und Gehäuse wieder zusammen. Das ist aus Anwendersicht eine weitere Kostenersparnis.

Sind die Einsätze SMD-tauglich?

Die Steckereinsätze sind reflow-fähig und können automatisiert platziert werden. Dazu haben sie eine Kappe und lassen sich in Pick&Place-Konzepte integrieren. Für eine SMD-Fertigung sind sie aber nicht ausgelegt.

Wie sieht es mit vorkonfektionierten Kabeln aus, den sogenannten PigTails?

Über unsere im Oktober geschaffene Unternehmenseinheit HCS, die Harting Customer Solution, realisieren wir auch kundenspezifische Kabelkonfektionen, warum nicht auch M12 Power Cable Assemblies.

Wie sieht trotz IEC-Standardisierung denn international die Akzeptanz von M12 und M8 aus, beispielsweise in den USA und Kanada?

"Es klingt trivial, aber für Kunden es ist von enormer Bedeutung, dass Steckverbinder kleiner und kompakter werden." Matthias Domberg

„Es klingt trivial, aber für Kunden es ist von enormer Bedeutung, dass Steckverbinder kleiner und kompakter werden.“ Matthias DombergRedaktion IEE/Renate Schildheuer

Der europäische Markt ist eher M12 geprägt, der nordamerikanische Markt eher zöllig. Das Gleiche gilt auch für asiatische Märkte, beispielsweise Japan. Interessanterweise haben wir gerade aus diesen Regionen Anfragen, die kompakter bauen wollen und zudem einen steigenden Leistungsbedarf haben. Und im Vergleich zum 7/8-Zoll-Steckverbinder werden wir in der Tat kleiner. Das bedeutet auch aus Kundensicht, dass sie ihre Geräte kleiner designen können. So trivial wie dieser Fakt auch zu sein scheint, für Kunden es ist von enormer Bedeutung, dass die Steckverbinder kleiner und kompakter werden.

Wir als Harting sehen M12 Power als künftigen Standardanschluss für Geräte, der die bisher gebräuchliche M12 A-Kodierung und 7/8-Zoll-Stecker verdrängen wird. In gewissen Applikationen werden diese Steckverbinder künftig nicht mehr mit eindesignt.

Miniaturisierung und Modularisierung sind eine Begleiterscheinung von Industrie 4.0. Hat das bei ihren Überlegungen auch eine Rolle gespielt?

Mit unserem M12 Steckverbinder fügen wir uns in das Konzept Industrie 4.0 mit ihrer Dezentralisierung und Modularisierung einzelner Komponenten ganz gut hinein. Die Steckverbinder sind stückweit unser Beitrag, die Komponenten insgesamt ein bisschen kleiner, ein bisschen attraktiver für solche Applikationen zu machen.

SPS IPC Drives 2015 – Halle 10, Stand 140