Steckverbinder sind elementar, um Leistung und Signale zu übertragen. Doch Industrie 4.0 fordert mehr. Achim Hoch, Leiter Business Development bei Hummel, erklärt uns daher im Interview, was steigende Datenraten für Steckverbinder bedeuten, wo die Vorteile von Einkabellösungen liegen und wie die Hybridsteckverbinder von Hummel im störintensiven Umfeld bestehen.

Welche Rolle muss denn der klassische Steckverbinder in Zeiten von Industrie 4.0 übernehmen?

Achim Hoch: Auch in Zeiten von Industrie 4.0 muss der Steckverbinder primär seine klassische Funktion erfüllen: Die Übertragung von Leistung und Signalen im weitesten Sinne. Verschärfte Rahmenbedingungen, wie steigende Datenraten und Störsicherheit, bringen jedoch neue Herausforderungen mit sich. Gut vorstellbar ist, dass mit zunehmender Weiterentwicklung Schritt für Schritt mehr intelligente Funktionen ins Stecksystem integriert werden. Dabei wären Abfrageoptionen zu Identifikation, aktuellem Betriebszustand oder Funktionsbereitschaft der Komponenten sicherlich Dinge, die in nicht allzu ferner Zukunft realisiert werden könnten.

Und was bedeuten die steigenden Anforderungen an die Datenkommunikation respektive die Energieverteilung für Steckverbinder und die Vernetzung im Allgemeinen?

Achim Hoch: Steigende Anforderungen an die Datenkommunikation ergeben sich aufgrund der stetig steigenden Datenmenge, die innerhalb gleicher Zeit übertragen werden muss. Sprich: Die Übertragungsraten werden schneller. Und je höher die Datenrate, desto störungsanfälliger der Steckverbinder. Das gilt besonders bei parallel zunehmender Leistungsdichte, wenn die Energieverteilung analog zum Datennetzwerk ausgebaut wird.

Gefragt sind heute Einkabellösungen und damit Hybridsteckverbinder. Wo sehen Sie die Vorteile und inwieweit profitiert der Anwender?

Achim Hoch: Die Vorteile einer Einkabellösung liegen sicherlich auf der Anwenderseite. Neben denkbaren Kosteneinsparungen ist es die schiere Reduzierung der Anzahl von Steckern und Kabel um 50 Prozent. Das spart obendrein Platz, Gewicht und Verkabelungsaufwand in Maschinen und Anlagen. Zusätzlich können periphere Systeme in der Installation gegebenenfalls kleiner dimensioniert werden.

Welche Hybridlösung(en) hat denn Hummel im Portfolio?

Achim Hoch: Hummel bietet mit dem M23 Hybrid und dem M23 Profinet zwei Serien an, die einem rein elektrischen Hybridsteckverbinder entsprechen. Der M23 Hybrid kombiniert inhaltlich den klassischen achtpoligen Leistungsstecker (600V/28A) mit einem mehrpoligen Ethernetelement, welches Datenraten bis Cat5e übertragen kann. Hauptanwendung findet diese Ausführung als typische Ein-Stecker-/Ein-Kabellösung auf Servo-Antrieben, die mit digitalen Drehgebern ausgestattet sind.
Der M23 Profinet geht hinsichtlich Übertragungsgeschwindigkeit ein paar Schritte weiter. Mit insgesamt vier zweipoligen Datenelementen ist er in der Lage, selbst unter schwierigen Einsatzbedingungen in der Schleppkette oder in der Roboterapplikation Datenraten über Cat7 hinaus zu realisieren. Mit 12 ergänzenden Kontakten können Stromversorgung vorgenommen oder weitere Signale übertragen werden.

Sie erwähnten eingangs die Störanfälligkeit. Wie bestehen Ihre Steckverbinder denn im störintensiven Umfeld?

Achim Hoch: Durch die strikte Trennung innerhalb der Verbindung und das isolierte Durchführen der einzelnen Schirmpotenziale über das komplette Stecksystem hinweg erzielen die Hybrid-Steckverbindungen von Hummel beste Ergebnisse, was störungsfreie Übertragung angeht. Der nicht unerhebliche Aufwand zahlt sich also aus: Hat der M23 Hybrid neben der Aufnahme des Gesamtschirms ein weiteres separates Schirmpotenzial für das Ethernet-Element zu bieten, so können beim M23 Profinet vier weitere, unabhängige Schirmungen eingesetzt werden.

Eine abschließende Frage: Was sind mit Blick auf F&E die Herausforderungen in puncto Steckverbinder?

Achim Hoch: Die fortschreitende Miniaturisierung bei gleichzeitig höherer Energieübertragung wird die Steckverbinderentwicklung in puncto Bauteilerwärmung und Derating mehr und mehr fordern. Das Beispiel des Hummel M12-Power-Steckers, der auf engem Raum 630V/16A übertragen kann, zeigt auf, in welche Richtung die Reise gehen wird.
Mit immer schneller werdenden Taktfrequenzen der Prozessoren werden logischerweise auch weitere Beschleunigungen in der Feldbustechnik nicht ausbleiben. Dadurch wird eine isolierte Entwicklung einzelner Komponenten nicht mehr zielführend sein. Zukünftig muss viel mehr in Gesamtsystemen und weniger in Einzelbauteilen gedacht werden. Die konstruktive Herausforderung wird darin liegen, Steckverbindung, Kabel und Geräteanschluss aufeinander anzupassen, sowohl unter dem Gesichtspunkt einer optimalen Funktionalität als auch vor dem Hintergrund einer prozesssicheren, aber dennoch möglichst einfachen Verarbeitbarkeit.