Для датчиков и исполнительных устройств предпочтительны круглые разъемы M12 с кодировкой A. Будь то передача сигналов, данных или питания, разъем M12 стал незаменимым интерфейсом для подключения устройств к сети.
Круглый разъем M12 стал универсальным стандартом для промышленных штекерных соединений. Многие производители предлагают этот компактный стандартизированный интерфейс, что делает его привлекательным для промышленных приложений, начиная от передачи сигналов и данных и заканчивая передачей энергии. Прочный, механически и экологически устойчивый разъем M12 назван в честь фиксирующей резьбы номинальным диаметром 12 мм. Широкий спектр применения разъемов M12 отражается в количестве механических кодировок (уникальные контуры механического корпуса для конкретного применения), которые соответствуют стандартам для соответствующей области применения..
Пыль и жидкости не повредят круглые разъемы M12-A от Würth Elektronik eiSos. Разъемы имеют степень защиты IP67 и IP68 для использования в суровых условиях.
Механическая форма кода A является источником всех кодов M12; все остальные механические запорные системы созданы на основе него, поэтому существуют разные коды (A, D, L, X, S и т. д.), каждый из которых имеет разное количество доступных контактов. Хотя интерфейсы M12 могут иметь от 2 до 17 контактов, на практике чаще всего используются 3, 4, 5, 8 или 12 контактов. Количество контактов зависит от различных требований. Например, для датчиков и приложений питания требуются 3 и 4 контакта, в то время как для приложений Profinet и Ethernet требуются 4 и 8 контактов, а для Fieldbus, CAN Bus и DeviceNet обычно требуются 4 и 5 контактов. Для комплексной сигнализации необходимы 12 контактов. В Таблице 1 приведены протоколы и количество контактов разъема, необходимое на физическом уровне.
Таблица 1: Обзор физического уровня кодирования M12-A. Wurth Elektronik предлагает круглые разъемы с кодировкой M12-A с 4, 5 или 8 контактами.
Сложная система подключения
M12-A представляет собой сигнал с возможностью питания постоянным током и особенно подходит для приложений полевой шины в промышленной автоматизации. Серия WR-CIRCM12 включает корпуса с винтовыми замками и кабельные сборки, доступные в 4, 5 или 8-контактном исполнении. Области применения включают промышленную среду, особенно автоматизацию и робототехнику, а также области возобновляемой энергетики, коммуникационных технологий и машиностроения. Кроме того, версии разъема M12 для подключения к панели и полевой проводке сертифицированы cULus (UL2238). Все разъемы M12 обеспечивают минимальную защиту IP67 или IP68 от пыли, грязи и воды.
Обеспечьте надежную связь Ethernet
Приложения датчиков и исполнительных механизмов полагаются на быструю и безошибочную передачу цифровых сигналов по кабелям. В основе лежит витая пара Ethernet (EOTP), которая считается одним из важнейших физических уровней Ethernet. Он является основой протоколов EtherCAT, EtherNet/IP, Profinet, CC-Link IE, Powerlink, Sercos III и Modbus TCP.
Хотя M12A не является оригинальным разъемом, для которого был разработан интерфейс EOTP, его все же можно использовать по-разному. Например, 8-контактный круглый разъем M12 можно использовать вместо RJ45 в кабельных системах ANSI/TIA-568 категории 3 для интерфейса 10BASE-T Ethernet со скоростью 10 Мбит/с. Кабель Cat 3 состоит из четырех витых пар с типичным дифференциальным сопротивлением 100 Ом. На рис. 1 показано рекомендуемое назначение при подключении RJ45 (модульная вилка 8P8C) с использованием круглых разъемов M12 с кодировкой A. С другой стороны, при подключении круглого разъема M12 с кодом A к круглому разъему M12 с кодом A рекомендуется использовать расположение контактов, показанное на рисунке 2.
Такое назначение контактов минимизирует перекос задержки между одной и той же парой контактов. Эта проводка представляет собой широко используемую конфигурацию для проводки M12 EOTP с кодировкой A. Хотя 10BASE-T использует только две пары для передачи сигналов, не рекомендуется иметь в кабеле только две пары или использовать четырехполюсные круглые разъемы с А-кодировкой, поскольку это может привести к путанице с другими широко используемыми приложениями. С другой стороны, рекомендуется использовать разъемы с кодировкой D для двух пар кабелей EOTP M12. Также возможны другие варианты Fast Ethernet, в частности 100Base-T для приложений со скоростью до 100 Мбит/с, для которых требуются круглые разъемы с D-кодом и двумя парами кабелей, или выше для Base-T для скоростей передачи данных до 10 Гбит/с. Однако для последнего требуется круглый разъем с кодировкой X и четырьмя парами кабелей.
Можно ли альтернативно реализовать стандарт EOTP с более высокой тактовой частотой, используя кодировку M12-A, без ущерба для скорости и целостности сигнала? Для стандарта EOTP 100 Мбит/с можно создать интерфейс с круглым разъемом с кодировкой A с тем же назначением контактов, что и для 10-BASE-T. При разработке таких интерфейсов необходимо учитывать целостность сигнала. Вся кабельная сборка, включая разъемы, должна соответствовать стандартам ANSI/TIA-568. Каждая пара вилка/розетка и сам кабель имеют баланс потерь и перекрестных помех, который не может быть превышен. Рекомендуется протестировать S-параметры этого интерфейса, в основном в зависимости от категории и длины кабеля. Даже при скорости передачи данных до 10 Гбит/с можно создать кольца M12 с кодировкой A, реализовав те же назначения контактов и применив те же соображения по целостности сигнала, что и в интерфейсах разъемов 10-BASE-T и 100-BASE-T. Длина кабеля для этого типа интерфейса обычно намного короче.
Широкий спектр применения
Это ни в коем случае не конец диапазона применений прочного круглого разъема M12-A. Например, систему связи IO-Link можно использовать для элегантного подключения интеллектуальных датчиков и исполнительных механизмов к системам автоматизации в соответствии со стандартом IEC 61131-9 — с помощью 5-контактного круглого разъема M12 с кодировкой А, подключенного к трехжильному или пятижильному разъему. основной кабель 20 метров. Соединения трехпроводных кабелей называются «Класс А», а соединения пятижильных кабелей — «Класс B». Подключения устройства могут осуществляться фиксированными кабелями или 4- или 5-контактным разъемом M12 с кодировкой A, в зависимости от требуемой перекрестной совместимости.
M12-A также поддерживает USB-соединения. USB версии 2.0 позволяет использовать его как источник питания и высокоскоростную шину данных. Круглые разъемы M12-A подходят для изготовления надежных USB-кабелей. В сборке кабеля для USB 2.0 необходимо предусмотреть два подключения питания для V-bus и GND, а также витую пару с дифференциальным сопротивлением 90 Ом для сигнала USB. Если подключение представляет собой штекер мини- или микро-USB, то идентификационные контакты можно подключить таким образом к пятиконтактному круглому разъему M12 с кодом А. Разъем экранирован экранирующей оплеткой кабеля. Длина USB-кабеля обычно составляет от 1 до 3 м.
Технология подключения M12 идеально подходит в качестве промежуточного звена в промышленных шинных системах, в частности CANbus, RS-485, Profibus и физических уровнях RS-422, RS-423 и RS-232. Хотя CANbus изначально был разработан для использования с небольшими разъемами D-SUB, пятиконтактный круглый разъем с кодировкой M12-A является общим интерфейсом для CANbus. Требуются только пары сигналов CAN_H и CAN_L, подключенные к контактам 4 и 5. В этой конфигурации устройство может обеспечивать питание. Для передачи электроэнергии используются витые пары проводов с номинальным сопротивлением 120 Ом.
Физический уровень RS-485 обычно используется для промышленных протоколов Modbus, OSDP, SSCP, SCSI-2, SCSI-3, Profibus, Nanoréseau, DMX 512 и AES 3. На рисунке 3 показана типичная разводка контактов RS-485 для 5-проводного порта. полюсный кабель с кодировкой А. Альтернативно можно использовать четырехжильный экранированный кабель. Схема подключения сильно зависит от требуемой мощности, но всегда включайте как минимум симметричные пары TxD/RxD в положениях 2 и 4, чтобы минимизировать задержку.
Profibus поддерживает концепцию децентрализации. Тот факт, что Profibus можно адаптировать к различным приложениям с использованием модульных принципов, также делает эту технологию привлекательной в автоматизации производства и перерабатывающих отраслях. Здесь важна технология подключения M12. Вариант с кодировкой A используется для источников питания, а круглый разъем с кодом B предназначен для передачи сигналов Profibus (рис. 4).
Другие промышленные шинные системы, использующие круглые разъемы M12-A, включают RS-411, RS-423 и RS-232. Для этой цели подходят 8-контактные, 5-контактные и 4-контактные разъемы. Схема подключения зависит в первую очередь от требуемых сигналов, мощности и необходимого заземления.