Ethernet für raue industrielle Anwendungen erfordert besondere Steckverbinder

Im modernen Maschinen- und Anlagenbau dreht sich alles um Daten. Industrie 4.0, Smart Factory und IoT sind datenintensive Konzepte, die nach reibungsloser, unkomplizierter Datenerhebung, -übertragung und -verarbeitung verlangen. Wie in der IT, so ist auch hier Ethernet in verschiedenen Standards wie EtherNet/IP, Profinet, EtherCAT oder Ethernet Powerlink die bewährte Lösung. Geschätzt läuft über 60 % der Kommunikation in Industrieanlagen über Ethernet. In Computernetzwerken und einfachen industriellen Umgebungen sind die RJ45-Schnittstellen üblich – doch kann man einen Roboterarm oder eine Werkzeugmaschine so anschließen? Sollen Steuerungen und Sensoren in einer Windkraftanlage oder an Fließbändern über solche, für die IT-Welt konzipierten Steckverbindungen kommunizieren? Eher nicht. Staub, Feuchtigkeit, Vibrationen und Erschütterungen verlangen nach dicht und fest verschraubten Verbindungen. Hier haben sich Ethernet-M12-Rundsteckverbinder, die speziell für Datenübertragungsanwendungen im Industriebereich entwickelt wurden, als Standard durchgesetzt.

Wer ein Gerät mit einer industriellen Ethernet-Schnittstelle versehen will, findet hier auf dem Markt reichlich Bauelemente. Doch mit dem Auflöten eines Steckverbinders ist es nicht getan. Es muss auch an die Befilterung gedacht werden. Wir bei Würth Elektronik stellen hier Entwicklern induktive Bauelemente in reicher Auswahl zur Verfügung. In unserem LAN-Produktprogramm mit über 350 verschiedenen Artikeln haben wir seit einiger Zeit auch befilterte RJ45-Buchsen im Angebot.

Warum aber soll es LAN-Schnittstellen mit integriertem Übertrager und stromkompensierter Drossel nur für das RJ45-Format geben? Eine berechtigte Frage, die uns tätig werden ließ.

Durchgesteckte Kontakte – aber SMT-bestückbar

Mit der M12-Ethernetbuchse WE-LANMX und dem dazugehörigen Schraubverbinder haben wir eine sehr gute Antwort auf die Frage nach industriellem Ethernet. Dabei gelang es sogar, zwei widersprüchliche Anforderungen zu vereinen. So hat die klassische THT-Kontaktierung bei Anwendungen, welche Vibrationen ausgesetzt sind, große Vorteile. Andererseits werden auch Platinen für Industrieelektronik heute mit SMDs bestückt und im Reflow-Verfahren verlötet.

Wir haben diesen Widerspruch aufgelöst. Unsere Lösung: Through Hole Reflow (THR). Über das Gehäusematerial LCP (Liquid Crystal Polymer), die Form des Gehäuses und die Gestaltung der Pins haben wir den THT-Steckverbinder so gestaltet, dass er einerseits die Temperaturen des Reflow-Ofens aushält und dass andererseits die Hitze auch gut an die Kontakte kommt, sodass sichere Lötverbindungen entstehen. Und weiter: Damit WE-LANMX auch automatisch bestückt werden kann, liefern wir die Buchse mit einer Kappe, an der ein SMT-Bestückkopf ansaugen kann.

Doch zurück zur ursprünglichen Motivation für das neue Bauteil: einfache und platzsparende Unterbringung des Verbinders durch die Einsparung induktiver Bauelemente auf der Platine. Zwei bewährte Komponenten wurden in den M12-Ethernetsteckverbinder eingebaut: WE-STST und WE-CNSW. WE-STST, der „Super Tiny Signal Transformer“ ist mit Bauform 4532 besonders klein und zeichnet sich durch 1,5 kV Isolationsspannung und 350 µH OCL nach IEEE 802.3 aus. Wir empfehlen diesen Signaltransformator daher auch im Zusammenhang mit unserer SPE-Kampagne. Als stromkompensierter Datenleitungsfilter kommt WE-CNSW mit hoher Gleichtaktdämpfung und einer geringen Beeinflussung des Nutzsignals zum Einsatz.

Staub- und wasserdicht

Wie schon erwähnt: Das Argument für M12-Ethernetschnittstellen sind die mitunter harschen Umweltbedingungen im industriellen Umfeld. Deshalb bieten wir passend zum Steckverbinder den WE-LANMX Schraubverbinder an. Damit wird die Schnittstelle im Gehäuse montiert und hier setzt das Schraubgewinde eines M12-Ethernetkabels an. Im gesteckten Zustand ist damit eine staub- und wasserdichte Verbindung, die IP67 erreicht, garantiert.

Mit einem hochwertigen Steckverbinder mit integrierter Schaltung haben wir die Antwort auf die Frage nach industrietauglichen Ethernet-Schnittstellen geliefert.