M12 连接器与工业应用中的替代产品之比较

M12 连接器是一种无处不在的圆形电缆端接器件，广泛用于工业、移动机器人，甚至消费级设计领域，可以将检测、致动和其他组件（现场总线等）与自动化机械的控制和其他系统连接。M12 连接器（通常位于 PUR 护套或 PVC 护套电缆的两端）的确切几何形状和导体排列由国际电工委员会的 IEC 61076-2-101 标准规定。M12 的名称源于大多数连接器的连接螺母和配接插孔上的公制螺纹（稍后将详细介绍）基本上是 12 mm 直径的 M12 螺纹紧固件。

数十种专业化选择让设计工程师可以指定特别适合机器或产品设计的产品。各种器件选择包括以下特性：

• 直角和直式基体
• 公头和（更常见的）母头线侧紧固件的几何形状。
• 屏蔽和非屏蔽式内部构件
• 全集成线组以及模块化版本
• 轻型和铠装版本
• 不同的联接螺母设计和结构

屏蔽式 M12 QUICKON (IDC) 连接器是一种 M12 连接器，用于对机器连接进行现场接线。（视频源: Phoenix Contact）

M12 标准回顾

M12 连接器于 1982 年首次发布，是一种非标准化 7⁄8 英寸三针连接器，用于少数应用。这种连接器的独特之处在于其连接螺母（在大多数情况下仍然如此）——电缆端部的外壳沿轴向在电缆端部锁定，但能自由旋转——因此能够拧到插孔侧的匹配公头或母头紧固件上。首先，该连接器通过 IEC 61076-2-101 标准实现了标准化，用于传感器和致动器。在随后的几年里，该标准增加了多种 M12 代码定义（详细描述了引脚的几何形状和功能变化），以及两种用于致动器以及 PLC、开关和 I/O 的较小格式器件。这些连接器包括 M8 连接器（由 IEC 61076-2-104 定义，紧固件直径为 8 mm）以及 M5 连接器（由 IEC 61076-2-105 定义，紧固件直径为 5 mm）。

图 1：M12 和 M8 连接器几何形状的标准化带来了许多好处——包括适用工具的供应能力，从而加快了安装速度。例如，Screwty 棘轮扳手 适用于传统 1/4-in 规格。安装人员可以通过该适配器快速拧紧连接器——包括圆形插入式 M12 和 M8 连接器以及定制型 M12F、M8F 和 M23 插头和插座。（图片源：Weidmüller）

IEC 61076-2-010 (2020) 的最新版本包含了该标准在相当长一段时间内增加最多的内容之一——对推拉式连接的支持和官方定义。参与标准制定的电缆公司包括 Molex、CONEC、Weidmüller、Phoenix Contact 和 HARTING。推拉式 M12 连接器的主要优点是：

• 如何显著缩短安装时间（无需再拧紧螺母并验证所施加扭矩）
• 如何实现比传统 M12 连接器更紧凑的连接。

图 2：M12 推拉式连接器推到位时会发出咔哒声，可连接直立插座和嵌入式插座。2020 版 IEC61076-2-010 定义了推拉式 M12 标准，旨在扩大推拉式 M12 连接器的成功应用，而推拉式 M12 连接器已经在市场上以专有形式出现。（图片来源：HARTING）

事实上，IEC 61076-2-010 2020 同时定义了母头推拉式连接器一半上的内部锁定子组件和公头推拉连接器一半上的外部锁定子组件的几何形状。这会确保电缆产品之间的交叉兼容性。

另一种连接器选择

与推拉式 M12 不同的是，另一种用于通信和工业 HMI 外设的圆形连接器——微型 DIN 连接器。这里，DIN 表示 Deutsches Institut für Normung——是规定这些电缆端子内部结构和连接的标准监管组织。这种连接器依靠电缆端部套管之间的介入配合（摩擦）来保持装配后插入插座。这种 9.5 mm (3/8 in.) mini DIN 连接器采用具有 3、4、5、6、7、8 或 9 个电气连接器的针脚阵列，以防止与外观相似的 mini DIN 电缆意外误接。在许多情况下，供应商会在电缆端和机器侧插座上增加专有的色码，帮助装配商对准连接的两个部分，使安装更加简单。

mini-DIN 和 mini M12 连接器都有其独特应用。然而，市场上有更多的非标准 mini-DIN 连接器——虽然设计会更自由，但也造成了混乱。此外，mini-DIN 固定套管的介入配合允许快速连接和断开。相比之下，M12 连接器的螺丝连接确实需要更多时间，但本质上更安全。

M12 引脚数量和编码变化

图 3：M12 连接器有不同的引脚数和编码式引脚分配。在一些套装中，一个联接螺母（沿轴向卡入电缆端）拧入公头部件侧的插座。最初，M12 连接器有 3 个或 4 个引脚，现在有 5 个、6 个、8 个或 12 个引脚。（图片来源：EE World)

除了引脚数外，M12 连接器的代码版本也实现了标准化。具体规定了引脚阵列、通道和凹槽（以防止配接不正确），以及电磁屏蔽设计。

A 编码 M12 连接器比比皆是，目前仍应用于网络传感器和其他靠直流电源供电的小型设备。B 编码 M12 连接器在 PROFIBUS 装置中很常见。C 编码双键槽（M12 电源）连接器在需要为小型自动化组件提供交流电源的设计中表现出色。D 编码 M12 连接器支持 100 Mb /秒以太网以及 PROFINET 连接。

较新的 M12 代码版本包括 K 编码和 L 编码连接器，分别支持交流和直流电源供电。类似选择还有 S 编码连接器（能够提供高达 690V 的电压，用于运行交流电机），以及用于直流电源的 T 编码 M12 连接器。然而，X 编码 M12 连接器在支持 10Gb/秒工业以太网以及向步进电机等致动器提供电源方面的使用量急剧上升，利用以太网 802.3at (PoE+) 连接特性供电。后者提供了足够的功率，使得各种致动器可以满功率运行。

结论

对于自动化机器的布线和物理联网来说，依靠手工捻线、制作绝缘和测试穿过电缆管的裸导线并需要花费数百小时进行安装的日子一去不复还了。今天的 M12 连接器以及其他创新布线方式和不断涌现的专用线组通常不再需要专业人员进行安装，同时还能快速、安全和无故障地进行设置并在需要时方便更换。事实上，M12 连接器已融入机器和工厂自动化向简单、模块化和非专有解决方案方向发展的大趋势。