作者：Kenton Williston

　　工厂正在经历机器人、机器视觉和工业物联网 (IIoT) 技术等数据密集型应用的激增。结果是对高速通信的需求不断增长。虽然工业以太网有所帮助，但设计人员必须实现高端口密度，最大限度地减少电磁干扰 (EMI)，并确保物理上坚固的连接。

　　ix 工业连接器的尺寸仅为 RJ45 连接器的四分之一，并具有增强的 EMI 屏蔽和坚固的插接功能，专为满足工厂自动化要求而创建。该连接器根据 IEC 61076-3-124 进行标准化，可支持多供应商系列解决方案，并提供一套细致入微的功能，以进一步增强智能工厂的功能。

　　本文简要回顾了工厂自动化连接要求。然后介绍了Hirose的 ix 工业连接器，并展示了如何使用它们来满足要求。

　　工业以太网和 RJ45连接器的挑战

　　工业以太网具有适合智能工厂的两个关键特征：每秒 10 吉比特 (10 Gbps) 的数据速率和以太网技术基础。它使用相同的 TCP/IP 协议、CAT5e 和 CAT6 电缆以及 RJ45 连接器。这种互操作性使得智能工厂设备之间以及企业系统之间的集成变得更加容易。

　　然而，工业环境对连接器施加了更大的物理压力，并且随着端口密度的增加，设计人员需要更小尺寸的连接器，以进一步最大限度地减少 EMI。如图 1 所示，ix 工业连接器与 RJ45 连接器相比，安装空间减少了 75%。同时，它还显着提高了耐用性和 EMI 抗扰性(图 2)。

　　图 1：ix 工业连接器(左)比传统 RJ45(右)小 75%。 (图片来源：自动化世界)

　　图 2：ix 工业连接器提供了许多性能增强功能来满足工厂自动化要求。 (图片来源：广濑)

　　尽管 ix Industrial 使用独特的连接器，但它在其他方面与工业以太网生态系统的其他部分兼容。例如，它支持高达 10 Gbps 的 CAT6A 电缆以及高达 3 安培 (A) 的以太网供电 (PoE) 和 PoE+。

　　基于这种兼容性，微型连接器已根据 IEC 61076-3-124 进行了标准化，确保了跨供应商的互操作性，从而简化了设计流程，并为工程师在选择产品时提供了更大的自由度。例如，Hirose 的ix 工业连接器系列与其他制造商的解决方案完全兼容。

　　ix 工业连接器还被选用于多种以太网协议，包括 PROFINET、CC-Link IE TSN 和 GigE Vision：

　　PROFINET 是一种广泛使用的工业以太网协议，由 Profibus 和 Profinet International (PI) 监管。它用于可编程逻辑控制器 (PLC)、机器人、驱动器以及传感器和执行器输入和输出 (I/O)。

　　CC-Link IE TSN 是 CC-Link 合作伙伴协会的一项标准，它将千兆位以太网与时间敏感网络 (TSN) 相结合。它存在于半导体和汽车制造等先进行业中。

　　GigE Vision 是由自动图像协会 (AIA) 管理的高性能工业相机的接口标准。它使用以太网来实现快速数据传输、延长电缆长度、低成本和可扩展性等优点。

　　除了这些官方认可之外，ix 工业连接器还可与许多其他工业以太网协议一起使用，包括 EtherCAT、Modbus TCP 和以太网/IP。凭借对这些协议的支持和坚固耐用的小型化，ix 工业连接器成为许多智能工厂应用的绝佳选择。这些包括：

　　机器视觉： 高分辨率相机生成大量图像数据，用于实时分析和决策。这利用了 ix 工业连接器的高数据速率和紧凑的尺寸来实现多摄像机设置。

　　机器人技术： 协作和自主机器人依靠实时传感器数据和控制信号来安全高效地运行。 ix 工业连接器的坚固性和低 EMI 敏感性可确保可靠的数据交换。

　　预测性维护： 在关键设备上添加传感器可以及早发现潜在故障，防止代价高昂的停机。 ix 工业连接器的薄型和坚固的设计使其非常适合恶劣工作条件下的小型传感器。

　　插头和插座的节省空间设计选项

　　ix 工业插座和插头均具有显着的功能，可以节省空间。如图 3 所示，插座有多种配置：

　　立式插座(例如IX61G-A-10P)可以以仅 10 毫米 (mm) 的间距平行安装，以实现高端口密度。在此配置中，六个 ix 工业连接器可以安装在与三个 RJ45 连接器相同的空间中，从而显着减少交换机、路由器和类似设备的占地面积。

　　薄型水平插座(例如IX60G-A-10P)的轮廓为 5.7 毫米，不到 RJ45 连接器高度的一半，使其适合传感器等应用。

　　垂直插座(例如IX80G-A-10P)可以从顶部插接，为设计人员提供了更大的灵活性。

　　图 3：ix 工业插座有直立式、垂直式和水平式(分别为顶部、左侧和底部)。插头连接器有直型和直角配置。 (图片来源：广濑)

　　插头可采用直线方向(例如IX40G-B-10S-CV(7.0))或直角方向(例如IX30G-A-10S-CVL2(7.0))。直角选项尤其值得注意，因为它们降低了连接高度，并且更容易在狭小空间内布线。例如，这些插头可以最大限度地减少与电缆弯曲半径相关的问题，并促进高密度菊花链连接。

　　机械和电气弹性

　　ix 工业连接器专为承受工业条件而设计，具有坚固的结构，可抵抗振动、冲击和 EMI。插座外壳通过五个通孔焊脚安装到印刷电路板(PC 板)上。这样就形成了牢固的物理连接，可以抵抗扭转和拉扯，从而保护信号触点。它还在插座外壳和电路板接地层之间提供牢固的连接。

　　插头外壳包括集成的电线端接单元和电缆夹(图 4)。这防止了电缆组件的连接部分受到电缆上的负载的影响。外壳压接在一起并与插座的接地弹簧直接接触，形成连续的 360° 电磁干扰屏蔽。

　　图 4：ix 工业插头将电线端接单元包裹在外壳中，以防止物理损坏和 EMI。 (图片来源：广濑)

　　该连接器还具有坚固的卡入式锁定机制，可发出可听和可触的咔嗒声。即使在剧烈振动的环境中，这种强制锁定机制也能确保安全连接，并帮助连接器承受 5,000 次插拔。

　　Hirose 还提供带钯镍触点的 ix 工业连接器变体。例如，IX30G-A-10S-CV(7.0)(01)插头使用 0.75 微米 (μm) 钯镍加 0.05 μm 镀金触点。这些触点比标准金触点更耐用，对于频繁插拔的应用来说非常有价值。

　　简化组装和测试

　　Hirose 建议使用线号在 22 至 28 美国线规 (AWG) 之间的电缆，以确保高质量连接。电线可以通过焊接或绝缘刺破连接 (IDC) 进行端接，建议将 IDC 用于现场端接插头。这种端接方法使用压接工具(例如HT803/IXG-8/10S-63-72) 来切断电线绝缘体并一次性连接。

　　为了获得最耐用和高质量的端接，焊接是首选。 Hirose 提供多种支持这种端接方法的插头，例如IX40G-A-10S-CV(7.0)。

　　为了测试电缆和组件，Hirose 提供了DSX-CHA-5-IX-S，这是一组适用于Amprobe(Fluke Networks公司)DSX CableAnalyzer的适配器。使用该分析仪，技术人员可以确保正确操作并简化任何问题的诊断。

　　结论

　　设计人员可以使用 ix 工业连接器在智能工厂应用中实现高端口密度和可靠性。通过 IEC 61076-3-124 下的标准化，设计人员可以确保制造商之间的互操作性。各种插头和插座选项允许设计人员选择安装和电缆布线方向，以缩小设备的占地面积，避免电缆应力，并以最小的干扰风险实现高带宽。