センサーおよびアクチュエーターの用途には、A コードの M12 丸型コネクタが推奨されます。 信号、データ、電力の伝送において、M12 コネクタはデバイス ネットワーキングのインターフェイスとして不可欠なインターフェイスとなっています。
M12 丸型コネクタは、産業用プラグ接続の世界標準となっています。 多くのメーカーがこのコンパクトで標準化されたインターフェイスを提供しているため、信号やデータの伝送から電力伝送に至るまでの産業用途にとって魅力的です。 堅牢で機械的および環境的耐性に優れた M12 コネクタは、公称直径 12 mm のロックねじにちなんで名付けられました。 M12 コネクタの幅広い用途は、それぞれの用途分野の規格に準拠した機械コーディング (用途固有の独自の機械ハウジング輪郭) の数に反映されています。。
Würth Elektronik eiSos の M12-A 丸形コネクタは、ほこりや液体によって損傷することはありません。 コネクタは、過酷な環境での使用に適した IP67 および IP68 定格を備えています。
A コードの機械的形状は、すべての M12 コードの起源です。 他のすべての機械的ロック システムはこれに基づいて開発されているため、さまざまなコード (A、D、L、X、S など) があり、それぞれに使用可能な接点の数が異なります。 M12 インターフェイスには 2 ～ 17 の接点を含めることができますが、実際には 3、4、5、8、または 12 ピンが最も一般的に使用されます。 ピンの数はさまざまな要件によって異なります。 たとえば、センサーおよび電源アプリケーションには 3 ピンと 4 ピンが必要ですが、Profinet および Ethernet アプリケーションには 4 ピンと 8 ピンが必要で、フィールドバス、CAN バス、および DeviceNet には通常 4 ピンと 5 ピンが必要です。 複雑な信号伝達には 12 個のピンが必要です。 表 1 は、物理レベルで必要なプロトコルとコネクタのピン数の概要を示しています。
表 1: M12-A エンコーディングの物理層の概要。 Würth Elektronik は、4、5、または 8 ピンの M12-A コード化された丸型コネクタを提供します。
洗練された接続システム
M12-A は、DC 電源オプションを備えた信号を表し、産業オートメーションにおけるフィールドバス アプリケーションに特に適しています。 WR-CIRCM12 シリーズは、4、5、または 8 ピンで利用可能なスクリュー ロック ハウジングとケーブル アセンブリを備えています。 応用分野には、再生可能エネルギー、通信技術、機械工学の分野だけでなく、特にオートメーションやロボット工学などの産業環境も含まれます。 さらに、M12 コネクタのパネルおよびフィールド配線可能なバージョンは cULus 認定 (UL2238) を取得しています。 すべての M12 コネクタは、塵、汚れ、水の浸入に対して IP67 または IP68 の最低限の保護を提供します。
信頼性の高いイーサネット通信を確保
センサーとアクチュエーターのアプリケーションは、ケーブルを介したデジタル信号の高速でエラーのない伝送に依存しています。 基礎となるのはイーサネット ツイスト ペア (EOTP) であり、イーサネットの最も重要な物理層の 1 つと考えられています。 これは、EtherCAT、EtherNet/IP、Profinet、CC-Link IE、Powerlink、Sercos III、および Modbus TCP プロトコルの基礎です。
M12A は EOTP インターフェイスが開発されたオリジナルのコネクタではありませんが、このコネクタはさまざまな方法で使用できます。 たとえば、8 ピン M12 丸型コネクタは、10 Mb/s の 10BASE-T イーサネット インターフェイスの ANSI/TIA-568 カテゴリ 3 ケーブル システムの RJ45 の代替として使用できます。 Cat 3 ケーブルは、標準的な差動インピーダンスが 100 オームである 4 つのツイストペアで構成されています。 図 1 は、M12 A コード丸型コネクタを使用して RJ45 (8P8C モジュラー プラグ) を配線する場合の推奨割り当てを示しています。 一方、M12 A コードの丸型コネクタを M12 A コードの丸型コネクタに配線する場合は、図 2 に示すピン割り当てを使用することをお勧めします。
このピン割り当てにより、同じ接点ペア間の遅延スキューが最小限に抑えられます。 この配線は、A コード化された M12 EOTP 配線に広く使用されている構成です。 10BASE-T は信号伝達に 2 ペアのみを使用しますが、ケーブル内に 2 ペアだけを使用したり、4 極 A コードの丸型コネクタを使用したりすることはお勧めできません。これは、他の広く使用されているアプリケーションとの混乱を引き起こす可能性があるためです。 一方、2 ペアの EOTP ケーブル M12 には D コード コネクタを使用することをお勧めします。 他のファスト イーサネット バリアントも可能です。特に、2 対のケーブルを備えた D コード丸型コネクタを必要とする最大 100 Mb/s のアプリケーション向けの 100Base-T、または最大 10 Gb/s のデータ レート向けの Base-T のそれ以上のバージョンです。 ただし、後者の場合は、4 対のケーブルを備えた X コードの丸型コネクタが必要です。
速度と信号の完全性を損なうことなく、M12-A エンコーディングを使用して、よりクロックの高い EOTP 標準を実装することは可能ですか? 100 Mbit/s EOTP 規格の場合、10-BASE-T と同じピン割り当てで、A コードの丸型コネクタを備えたインターフェイスを作成できます。 このようなインターフェイスを設計するときは、信号の完全性を考慮する必要があります。 コネクタを含むケーブル アセンブリ全体は、ANSI/TIA-568 規格に準拠する必要があります。 各プラグ/ソケットのペアとケーブル自体には、超えることのできない損失とクロストークの許容量があります。 主にケーブル カテゴリとケーブル長に応じて、このインターフェイスの S パラメータをテストすることをお勧めします。 最大 10 Gb/s のデータ レートでも、10-BASE-T および 100-BASE-T コネクタ インターフェイスと同じピン割り当てを実装し、同じシグナル インテグリティの考慮事項を適用することにより、A コーディングで M12 サークルを作成することが可能です。 このタイプのインターフェイスのケーブル長は通常、はるかに短くなります。
幅広い用途
これは、頑丈な M12-A 丸型コネクタの用途の範囲の終わりではありません。 たとえば、IO-Link 通信システムを使用すると、3 コアまたは 5 コアに接続された 5 ピン A コード M12 丸型コネクタを使用して、IEC 61131-9 に従ってスマート センサーやアクチュエータをオートメーション システムにエレガントに接続できます。 コア20メートルケーブル。 3 線ケーブルの接続は「クラス A」と呼ばれ、5 線ケーブルの接続は「クラス B」と呼ばれます。 デバイスの接続は、必要な相互互換性に応じて、固定ケーブルまたは 4 ピンまたは 5 ピンの M12 A コードで行うことができます。
M12-A は USB 接続も処理できます。 USB バージョン 2.0 では、電源としても高速データ バスとしても使用できます。 M12-A 丸型コネクタは、頑丈な USB ケーブル アセンブリの作成に適しています。 USB 2.0 のケーブル アセンブリでは、V バスと GND の 2 つの電源接続と、USB 信号の差動インピーダンスが 90 オームのツイスト ペアを考慮する必要があります。 接続がミニまたはマイクロ USB プラグの場合、ID ピンはこのように 5 ピン M12 A コード丸型プラグに接続できます。 コネクタはケーブルのシールド編組でシールドされています。 USB ケーブルの長さは通常 1 m ～ 3 m です。
M12 接続テクノロジーは、産業用バス システム、特に CANbus、RS-485、Profibus、および物理層 RS-422、RS-423、RS-232 の中間リンクとして最適です。 CANbus はもともと小型 D-SUB コネクタで使用するように設計されましたが、5 ピン M12-A コード化円形コネクタが CANbus の一般的なインターフェイスです。 ピン 4 と 5 に接続された CAN_H 信号と CAN_L 信号のペアのみが必要です。 この構成では、デバイスは電力を供給できます。 公称インピーダンス 120 オームのツイストペア線が電力伝送に使用されます。
RS-485 物理層は、産業用プロトコル Modbus、OSDP、SSCP、SCSI-2、SCSI-3、Profibus、Nanoréseau、DMX 512、および AES 3 で一般的に使用されます。図 3 に、5 つの標準的な RS-485 ピン配置を示します。 ポールAコードケーブル。 あるいは、4 芯シールドケーブルを使用することもできます。 配線は必要な電力に大きく依存しますが、レイテンシーを最小限に抑えるために、常に少なくとも位置 2 と 4 に対称的な TxD/RxD ペアを含めてください。
Profibus は分散型の概念をサポートします。 Profibus はモジュール原理を使用してさまざまなアプリケーションに適応できるという事実も、このテクノロジーを生産オートメーションおよびプロセス産業にとって魅力的なものにしています。 ここではM12接続技術が不可欠です。 A コードのバリアントは電源に使用され、B コードの丸型コネクタは Profibus 信号伝送専用です (図 4)。
M12-A 丸形コネクタを使用する他の産業用バス システムには、RS-411、RS-423、RS-232 などがあります。 この目的には、8 ピン、5 ピン、および 4 ピンのコネクタが適しています。 配線は主に、必要な信号、電力、および必要な接地によって異なります。