Elektrische und optische Stecker

Was sind Stecker?

Stecker, auch bekannt unter dem Namen Steckverbinder, dienen dazu, Leitungen zu verbinden oder zu trennen. Dabei kann es sich um Leitungen von elektrischem Strom, um technische Medien oder um optische Strahlung handeln. Stecker gehören mit in das Fachgebiert der Verbindungstechnik. Sie unterliegen speziellen Richtlinien und Normen. Weltweit gibt es eine Vielzahl von unterschiedlichen, genormten Steckern. Die Unterschiedlichkeit der Normierung bedingt zum Beispiel, dass spezielle Adapter hergestellt werden müssen. Diese Adapter helfen dann zum Beispiel dabei, in fernen Urlaubsländern mit den eigenen Steckern Strom zu bekommen. Diese Normen betreffen also einerseits die geometrischen Formen der verschiedenen Stecker, Buchsen, Kupplungen und Steckdosen. Andererseits werden durch die Normen aber auch die elektrischen oder optischen Signale definiert, die von den Steckern vermittelt werden können.

Industrielle Anwendung von Steckern

Wesentlich bei der Festlegung unterschiedlicher Normen für Stecker ist der Bereich, in dem sie später angewendet werden sollen. Insgesamt existiert eine Vielzahl von verschiedenen Anwendungsbereichen mit ebenso einer Vielzahl an unterschiedlichen Bedingungen, die an die Steckverbindungen gestellt werden: im Ethernet-Standard, der sich meist auf ein lokales Netzwerk innerhalb eines Gebäudes bezieht, sind Stecker relativ geschützt vor allen möglichen Störeinflüssen. Hier müssen sie vor allem eine sichere Übertragung, eine lange Lebensdauer und eine hohe Effizienz aufweisen. Bei der Verwendung von Steckern im Industrial Ethernet werden jedoch ganz andere Anforderungen an Steckverbindungen gestellt: Hier kommt es vor allem darauf an, dass Stecker einer Beeinflussung von außen durch zum Beispiel Schmutz, Staub, Schadstoffe, Feuchtigkeit oder mechanischer Beanspruchung widerstehen können und eine störungsfreie Weiterleitung garantieren können. Ein wesentliches Kriterium für die Anwendung der Stecker ist also, dass die spezielle Anschlusstechnik vor Ort beherrscht wird: im Industrial Ethernet werden vor allem Stecker für M12 und RJ 45 zur Verfügung gestellt. Sie lassen sich einfach mit den Standardwerkzeugen vor Ort einarbeiten.

Elektrische Stecker

Elektrische Stecker dienen der Verbindung von elektrischen Leitungen. Das heißt, im Industrial Ethernet dienen sie vor allem der Verbindung von zweifaserigen Kupferkabeln. Innerhalb und außerhalb eines Schaltschranks - der Komponente des Netzwerks, die alle elektrischen und elektronischen Komponenten enthält, die nicht in eine bestimmte Maschine integriert sind - gelten naturgemäß unterschiedliche Anforderungen an Stecker.

  • Im Schaltschrank werden zumeist der RJ 45 in der IP 20 Ausführung eingesetzt. Er ist kompatibel zum gewöhnlichen Bürostecker. Unterschiedliche Signale werden dabei durch unterschiedliche Stecker geleitet
    • TD+ bezeichnet die Versendung von Datenpaketen. Diese Stecker beruhen auf Pin 1 des RJ 45 und haben bei Profinet die Farbe gelb
    • TD- bezeichnet ebenfalls die Übertragung von Datenpaketen. Diese Stecker beruhen aber auch Pin 2 des RJ 45 und haben die Farbe Orange.
    • RD+ bezeichnet das Empfangen von Datenpaketen und beruht auf Pin 3 des RJ 45. Er hat die Farbe Weiß.
    • TD- bezeichnet ebenfalls das Empfangen von Daten, beruht allerdings auf dem Pin 6 des RJ 45 und hat die Farbe Blau. Die Profinet-Farben unterscheiden sich dabei von den Standardfarben nach EIA T568B des normalen Ethernets.
  • Steckverbindungen außerhalb eines Schaltschranks müssen den mechanischen und anderweitigen Einflüssen der industriellen Umgebung gerecht werden. Hierbei werden vor allem die Typen RJ45 in IP65 oder IP67 oder der Typ M12 verwendet. Sie befinden sich dabei jeweils in einem besonders robusten Gehäuse mit spezieller Verriegelung

Elektrische Stecker werden vor allem da eingesetzt, wo dezentralisierte Empfänger mit Daten und Energie über einen einzigen Stecker versorgt werden müssen. RJ45 in IP67 besitzen dafür zwei verschiedene geschirmte Datenleitungen, eine zur Übertragung von Kommunikationseinheiten und eine zur Spannungsversorgung. Die spezielle Codierung der Stecker verhindert dabei, dass irrtümlich falsche Signale zusammengesteckt werden.

Optische Stecker

Optische Stecker dienen der Verbindung von Lichtwellenleitern. Diese werden auch optische Kabel oder Glasfaserkabel genannt, da sie meist aus Glasfasern bestehen. Sie dienen zur Weiterleitung von Signalen - nicht durch elektrische Komponenten sondern durch Lichtwellenimpulse. Hierbei wird in den allermeisten Fällen auf den SC-RJ Stecker nach ISO/IEC 61754-24 zurückgegriffen. Dieser Stecker ist relativ klein und ist trotzdem so robust, dass er industriellen Störfaktoren in hohem Maße Widerstand entgegen setzen kann. Dieser Stecker wurde erstmals von Profinet eingesetzt. Spezielle Ausführungen, insbesondere die Integrierung einer speziellen Push-Pull-Verriegelung, erlauben einen weitflächigen Einsatz auch außerhalb eines Schaltschranks.

Entwicklung im Bereich optische Stecker

Viele ältere Systeme arbeiten auch noch mit Duplex-SC-Steckverbinder-Systemen nach IEC 60874-14 oder BFOC/2.5 Dies liegt vor allem daran, dass bestimmte ältere Maschinen nur mit dieser Art der Steckverbindung kompatibel sind. In Zukunft sollen diese Stecker aber nach und nach gegen die neueren und Anwender-orientierteren Varianten ausgetauscht werden. Derzeit geht zudem ein starker Trend dahin, dass auch M12 Stecker für die Verbindung von optischen Kabeln verwendet werden sollen. Diese Entwicklung unterliegt derzeit noch kleineren Kompatibilitätsproblemen, wird aber in einigen Anlagen schon versuchsweise und meist erfolgreich eingesetzt.