M12 連接器與替代方案在工業應用中的比較

M12 連接器是相當普及的圓形纜線端接選項，廣泛用於工業、活動機器人甚至消費等級設計，可將感測、致動及其他元件 (現場匯流排等等) 連接到自動化機械中的控制與其他系統。M12 連接器 (通常位於 PUR 護套或 PVC 護套纜線的末端) 確切的幾何與導線配置是由國際電工委員會的 IEC 61076-2-101 標準所制訂。M12 這個名稱源自於，連接器絕大多數的耦合螺帽與配接插座上的公制螺紋基本上屬於 12 mm 直徑緊固件搭配 M12 螺紋 (稍候詳細說明)。

有數十種專用選項能讓設計工程師指定特別適合機器或產品設計的規格。選項包括：

• 直角與直式主體
• 公端與母端 (更常用) 線側緊固件幾何
• 屏蔽與非屏蔽內部元件
• 全整合式纜線組與模組化款式
• 輕量與裝甲款式
• 多種耦合螺帽設計與結構

屏蔽式 M12 QUICKON (IDC) 連接器屬於一種 M12 連接器，能讓安裝人員在現場對機器進行接線。(影片來源： Phoenix Contact)

M12 標準回顧

M12 連接器在 1982 年首次推出，屬於非標準型 7⁄8 in. 三引腳連接器，適合多種應用。此連接器的獨特之處 (在許多情況下仍是) 在於耦合螺帽，此纜線末端的外罩能以軸心方向鎖定在纜線末端上，但又可自由旋轉，因此能鎖緊到插座上相符的公端或母端緊固件幾何。此連接器首先是由 IEC 61076-2-101 進行標準化，以搭配感測器與致動器使用。之後幾年，此標準陸續制訂數個 M12 規定 (詳細規範引腳幾何與功能類別) 以及兩個較小的樣式，以搭配致動器、PLC、開關與 I/O。其中包括 M8 連接器 (由 IEC 61076-2-104 制訂，採用 8 mm 緊固件直徑) 以及 M5 連接器 (由 IEC 61076-2-105 制訂，採用 5 mm 緊固件直徑)。

圖 1：M12 與 M8 連接器幾何的標準化提供諸多優點，包括工具的供應，因此可加速安裝作業。相關範例：棘輪螺絲起子可配合傳統 1/4 in.配接器，因此安裝人員就可快速鎖緊連接器，包括圓形插入式 M12 與 M8 連接器，以及可客製化的 M12F、M8F 與 M23 插頭與插槽。(圖片來源： Weidmüller)

IEC 61076-2-010 (2020) 標準的最新版本中有一個歷久以來最重大的新增項目，就是新增對推拉式連接的支援及正式定義。參與標準研擬的纜線公司包括 Molex、CONEC、Weidmüller、Phoenix Contact 與 HARTING。推拉式 M12 連接的主要優勢如下：

• 可大幅縮短組裝時間 (無需鎖緊螺帽並確認施加扭力)。
• 能讓連接比傳統 M12 連接器更加緊湊。

圖 2：M12 推拉式連接器扣入定位即可連接直立插槽以及凹陷插槽。IEC 61076-2-010 標準的 2020 年版本制訂推拉式 M12 的標準，預計針對以專有形式進入市場的推拉式 M12 連接器，拓展其成功應用。(圖片來源：HARTING)

事實上，IEC 61076-2-010 2020 版本有針對推拉式連接器母端的內部鎖定子元件，以及推拉式連接器公端的外部鎖定子元件，制訂這兩者的幾何。如此即可確保跨纜線產品之間的相容性。

另一種連接器選項

為了不跟 M12 推拉式選項混淆，還有另一種圓形連接器，可用於通訊及工業 HMI 周邊裝置，也就是小型 DIN 連接器。在此，DIN 是指 德國標準化學會 (Deutsches Institut für Normung)，即定義這些纜線端子結構與連接的主管標準機構。此連接器仰賴纜線末端護套之間的緊配 (摩擦)，以便在組裝時保持與插座的插入。這些 9.5 mm (3/8 in) 的迷你 DIN 連接器，其引腳陣列提供 3、4、5、6、7、8 或 9 個電氣連接器，且其配置可避免視覺相似的迷你 DIN 纜線在連接時意外接錯。在許多情況下，供應商會在纜線末端及機器側插座添加專有的色碼，協助組裝人員對齊兩個連接半面，讓安裝作業更佳直覺。

迷你 DIN 及 M12 連接器兩者可發揮所長的應用有所不同。但市面上還有更多非標準化的迷你 DIN 連接器，可提供更多設計自由度，但也更令人混淆。除此之外，迷你 DIN 固定護套的緊配能快速連接與斷開。相對之下，M12 連接器的螺絲固定就要花更多時間來連接，但在本質上則更為穩固。

M12 引腳數與代碼變化

圖 3：M12 連接器提供多種引腳數及代碼引腳分配。在某些組合中，耦合螺帽 (以軸心方向固定在纜線末端) 會鎖緊在公端元件側的插座上。最初的 M12 連接器提供 3 或 4個引腳，現在則提供 5、6、8 或 12 個引腳。(圖片來源： EE World)

除了引腳數之外，M12 連接器的代碼變化也經過標準化。如此即可指定引腳陣列、通道與槽口，以避免不正確的配接及電磁屏蔽設計。

A 代碼 M12 連接器相當多種，且仍用於連接以 DC 電力運作的感測器及其他小型裝置。B 代碼 M12 連接器常見於 PROFIBUS 裝置中。C 代碼雙鍵槽 (M12 電源) 連接器特別適合需要供應 AC 電力給小型自動化元件的設計。D 代碼 M12 連接器可支援 100 Mb/s 乙太網路以及 PROFINET 連線。

較新推出的 M12 代碼款式包括 K 代碼與 L 代碼連接器，分別可支援 AC 與 DC 電源的供應。類似的選項還有 S 代碼連接器 (可供應高達 690 V 給 AC 馬達)，以及 DC 電源用的 T 代碼 M12 連接器。X 代碼 M12 連接器的使用大幅增加，可支援 10 Gb/s 工業乙太網路，並可供電給致動器，例如運用乙太網路供電 802.3at (PoE+) 連線的步進馬達。後者可提供足夠的功率，因此能讓多種致動器全功率運作。

結論

以往對自動化機械進行佈線與實體連網時，電工要花費數百個小時透過導管對裸線進行手工捻線、絕緣及測試，再也不用如此麻煩了。如今的 M12 連接器 (搭配其他纜線的創新以及迅速發展的專用纜線組)，在許多情況下都不需要專業技師進行安裝，甚至還可迅速、安全且零失誤的安裝，必要時還可輕鬆更換。事實上，M12 連接器只是機器與工廠自動化邁向模組化及非專有解決方案的大趨勢中的一個環節。