機(jī)器人、機(jī)器視覺、控制器、伺服放大器和服務(wù)器等工業(yè) 4.0 應(yīng)用，對高密度、快速可靠的以太網(wǎng)連接的需求在不斷增長。在工業(yè) 4.0 設(shè)備中，以太網(wǎng)連接不僅需要支持高達(dá) 10 Gb/s 的通信速度，具有防電磁干擾 (EMI) 保護(hù)，還需要提供穩(wěn)固的配接和鎖定機(jī)制以防止意外拔出電纜，同時(shí)還要能耐受高振動(dòng)條件，并具有出色的插拔壽命。這類連接器必須足夠緊湊，才能支持工業(yè) 4.0 應(yīng)用日益增長的互連和系統(tǒng)密度。

雖然傳統(tǒng)的 RJ45 以太網(wǎng)連接器可以滿足部分要求，但它們相對笨重，不能提供當(dāng)今設(shè)計(jì)所需的安裝靈活性。

為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)人員可以選用 ix 工業(yè)連接器來連接高速以太網(wǎng)電纜，包括 Cat5e (1 Gb/s) 和 Cat6a (10 Gb/s)。這類連接器比 RJ45 連接器小 75%，可提供高水平的 EMI 防護(hù)和電磁兼容性 (EMC)，實(shí)現(xiàn)安全的數(shù)據(jù)傳輸，并符合 IEC 61076-3-124 的要求。

本文首先對 RJ45 和 ix 工業(yè)連接器選項(xiàng)進(jìn)行了比較。隨后，本文介紹了用于以太網(wǎng)和非以太網(wǎng)連接的 A 型和 B 型 ix 連接器，并探討了 ix 連接器的各種配置選項(xiàng)，以及 Hirose 的一些代表性連接器。最后介紹了裝配和測試 ix 電纜的相關(guān)工具，以確保正確實(shí)施。

RJ45 與 ix 連接器的比較

許多工業(yè) 4.0 應(yīng)用需要通過模塊化連接進(jìn)行快速部署和重新配置。這些系統(tǒng)通常會(huì)將傳統(tǒng)設(shè)備與新設(shè)計(jì)相結(jié)合。它們會(huì)使用高速工業(yè)以太網(wǎng)以及其他要求互操作性和高可用性的協(xié)議。所謂的注冊式插孔 (RJ) 連接器在傳統(tǒng)設(shè)備中很常見，如具有八針八觸點(diǎn) (8P8C) 的 RJ45 連接器，常用于基礎(chǔ)以太網(wǎng)連接。

新興的工業(yè) 4.0 系統(tǒng)需要更高的互連密度和靈活性。除了比 RJ45 解決方案小 75% 外，ix 連接器還可實(shí)現(xiàn) 10 mm 間距的并行安裝，印刷電路板（PC 板）上安裝 3 個(gè) RJ45 連接器的空間能夠裝入 6 個(gè) ix 連接器。

ix 連接器具有 10 mm 安裝間距，PC 板上安裝 3 個(gè) RJ45 連接器的空間能夠裝入 6 個(gè) ix 連接器（圖片來源：Hirose）

堅(jiān)固耐用

IEC 61076-3-124 規(guī)定了 ix 連接器的尺寸、機(jī)械、電氣、傳輸特性以及環(huán)境要求。Hirose 的 ix 連接器超越了 IEC 61076-3-124 的要求，符合日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JIS E4031 針對機(jī)車車輛設(shè)備的沖擊和振動(dòng)測試的要求。此連接器還符合 GigE Vision 攝像機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)，支持通過千兆位以太網(wǎng)，以非常長和低成本的標(biāo)準(zhǔn)電纜快速傳輸圖像。ix 連接器具有大電流觸點(diǎn)，支持使用以太網(wǎng)供電 (PoE) 和 PoE+ 應(yīng)用，且符合 IEEE 802.3af 和 IEEE 802.3at 標(biāo)準(zhǔn)。

ix 連接器系統(tǒng)從一開始就以工業(yè)應(yīng)用為設(shè)計(jì)考量，而 RJ45 連接器最初是針對消費(fèi)者和商業(yè)電信設(shè)備而開發(fā)，然后經(jīng)過調(diào)整后用于工業(yè)環(huán)境。例如，ix 連接器有兩個(gè)金屬制成的卡入式鎖鉤，可提供觸覺和聲音反饋來確認(rèn)插頭和插座之間的連接是否牢固。工業(yè) RJ45 連接器只有一個(gè)鎖鉤。

ix 連接器插座的外殼設(shè)計(jì)具有機(jī)械穩(wěn)固性，并增強(qiáng)了 EMC 性能。這些插座有 5 個(gè)通孔式固定卡舌，每邊 2 個(gè)，背面兩組信號觸點(diǎn)之間還有 1 個(gè)，而 RJ45 連接器只有 3 個(gè)卡舌。與 RJ45 插座上的卡舌相比，ix 連接器插座上的卡舌也更加堅(jiān)固。當(dāng)焊接到 PC 板上時(shí)，ix 插座的卡舌可以保護(hù)信號觸點(diǎn)在插頭插拔時(shí)不會(huì)受到壓力。此外，這些卡舌還能提高插座耐受沖擊和振動(dòng)的能力。焊接后，卡舌會(huì)直接連接到 PC 板的地線，繼而加強(qiáng)了 EMI 防護(hù)。

插座上的 5 個(gè)通孔式卡舌可保護(hù)信號觸點(diǎn)，增強(qiáng)抗沖擊和振動(dòng)性能，并提高 ix 連接器的 EMC 性能（圖片來源：Hirose）

模塊化和可重新配置系統(tǒng)的采用，正在改變對連接器性能的期望。連接器安裝后不再固定在某個(gè)位置。生產(chǎn)站點(diǎn)、工具及其他系統(tǒng)組件都需要能夠頻繁地重新排布，以支持大規(guī)模定制，而這正是工業(yè) 4.0 的一大特征。因此，連接器在其生命周期內(nèi)可能會(huì)被插拔數(shù)百次或數(shù)千次。Hirose 的 ix 連接器經(jīng)過嚴(yán)格的設(shè)計(jì)和測試，能夠在 5000 次插拔后，依然滿足 IEC 61076-3-124 的所有性能要求。

非以太網(wǎng)連接

IEC 61076-3-124 支持以太網(wǎng)和非以太網(wǎng)連接。為了防止誤接，分別為以太網(wǎng)和非以太網(wǎng) ix 連接器使用了標(biāo)有 ‘A’ 和 ‘B’ 的單獨(dú)機(jī)械編碼方案：

'A' 型 ix 連接器能夠處理高達(dá) 10 Gb/s 的傳輸速率，可以支持 PoE 和 PoE+，并可通過插座左下角的 45° 偏振倒角進(jìn)行識(shí)別。

‘B’ 型 ix 連接器可用于所有非以太網(wǎng)應(yīng)用，如信號發(fā)送協(xié)議、各種串行及其他工業(yè)通信協(xié)議，可以通過位于插座左上角的 45° 倒角進(jìn)行識(shí)別。 

ix 連接器有兩種機(jī)械編碼設(shè)計(jì)，可防止將以太網(wǎng)插頭插入非以太網(wǎng)插座，或?qū)⒎且蕴W(wǎng)插頭插入以太網(wǎng)插座（圖片來源：Hirose）

集成靈活性

這些連接器也增強(qiáng)了系統(tǒng)集成的靈活性。電纜可以通過焊接或使用絕緣位移連接 (IDC) 連接至 ix 連接器插座。焊接連接可以加快電纜組件在工廠環(huán)境中的制作速度。IDC 連接通常用于現(xiàn)場制作電纜組件，由于減少了剝線、捻線和焊接，安裝時(shí)間最多可縮短 50%。目前有四個(gè)對應(yīng)的連接器系列，分別是 30、31、32 和 40 系列。前三個(gè)系列可支持各種 IDC 電纜尺寸，第四個(gè)可用于焊接連接：

?30：IDC 使用 26 至 28 號美國線規(guī) (AWG) 的電線，絕緣子外徑為 0.95 至 1.05 mm 

?31：IDC 使用 24 至 25 號 AWG 的電線，絕緣子外徑為 1.1 至 1.25 mm 

?32：IDC 使用 22 號 AWG 的電線，絕緣子外徑為 1.4 至 1.6 mm 

?40：手動(dòng)焊接 

Hirose 還提供具有三種插座配置和三種插頭配置的 ix 連接器，可滿足特定的應(yīng)用需求。插座配置包括：

?立式 90 度，可平行安裝，間距為 10 mm，可節(jié)省高密度系統(tǒng)的 PC 板空間 

?垂直型允許連接器從頂部配接 

?扁平型 90 度插座高 5.7 mm，不到 RJ45 連接器的一半高度 

插頭配置包括：

?直通式布線 

?90 度向上布線 

?90 度向下布線 

插座有三種樣式；在三個(gè)電路板上，每一個(gè)都顯示了不同的樣式。每個(gè)電路板都包括三種樣式的 ix 連接器插頭。（圖片來源：Hirose）

ix 連接器示例

除了上面詳述的配置和選項(xiàng)外，Hirose 還為設(shè)計(jì)人員提供了一系列鍍金或鍍鈀鎳外加鍍金的觸點(diǎn)表面。Hirose 的數(shù)十種 ix 連接器示例包括：

IX80G-B-10P(01)，B 型垂直插座，0.75 μm 鈀鎳和 0.05 μm 鍍金

IX80G-A-10P(01)，A 型垂直插座，0.75 μm 鈀鎳和 0.05 μm 鍍金

IX61G-B-10P，B 型立式 90 度插座，0.2 μm 鍍金

IX60G-A-10P，A 型 90 度插座，0.2 μm 鍍金

IX31G-A-10S-CV(7.0)，A 型直通式插頭，0.2 μm 鍍金

IX30G-A-10S-CVL2(7.0)，A 型 90 度向上插頭，0.2 μm 鍍金

IX30G-B-10S-CVL1(7.0)，B 型 90 度向下插頭，0.2 μm 鍍金

現(xiàn)場裝配

工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用要求高可用性，因此電纜的現(xiàn)場裝配是一個(gè)重要的考量因素。它可以加快設(shè)備的安裝，特別是在模塊化結(jié)構(gòu)中，方便快速更換已磨損或損壞的電纜組件。為了滿足現(xiàn)場裝配的需求，Hirose 提供了 HT803/IXG-8/10S-63-72 電纜裝配工具，可用于 IX30G、IX31G 和 IX32G IDC 型號的 ix 連接器（圖 5）。這種組合工具可將電纜和插頭壓接在一起，并將防護(hù)罩壓合至組件上。對于 IX40G 焊接式連接器，該工具僅用于壓合。

此手工工具可用于在現(xiàn)場制作 ix 電纜組件。（圖片來源：Hirose Electric）

此電纜裝配工具適用于 22 至 28 AWG，采用七股退火銅線且絕緣層外徑為 6.3 至 7.2 mm 的屏蔽電纜。操作簡單快捷。

壓接：以編碼鍵朝上，將插頭放入工具，然后將電纜插入插頭。壓緊工具把手，完成壓接。此工具包括一個(gè)棘輪機(jī)構(gòu)，可確保在施加足夠壓力實(shí)現(xiàn)牢固壓接之前，工具不會(huì)打開。當(dāng)達(dá)到所需壓力時(shí)，棘輪會(huì)自動(dòng)釋放。

壓合：將屏蔽外殼和殼體放入工具中（提供有特殊的切口，可確保正確放置）。與壓合過程一樣，以編碼鍵朝上，將插頭放入工具。壓緊工具把手，直到棘輪釋放，完成壓合。

測試非常重要

在現(xiàn)場測試以太網(wǎng)電纜可能有多種原因：在最初部署設(shè)備或更換現(xiàn)有電纜時(shí)，測試可以驗(yàn)證電纜是否符合所有性能要求。另外，電纜測試對于排除安裝故障也很有用，可以準(zhǔn)確地找出問題的根源。在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，故障的來源可能有很多，例如連接器故障、電纜或屏蔽層破損，以及 EMI 敏感性增加等。

Hirose 的 DSX-CHA-5-IX-S 套件包含兩個(gè)經(jīng)過優(yōu)化的適配器，可加快 ix 連接器和電纜組件的現(xiàn)場測試（圖 6）。此產(chǎn)品可與 Fluke Networks 的 DSX CableAnalyzer 測試儀搭配使用。若使用這些適配器全面測試 IEEE 802.3 規(guī)格，可產(chǎn)生合格/不合格結(jié)果，并生成廣泛的診斷信息，便于加速識(shí)別任何問題。

DSX-CHA-5-IX-S 適配器套件可加快 ix 連接器和電纜組件的現(xiàn)場測試。（圖片來源：Fluke）

設(shè)計(jì)人員可以使用 ix 連接器來支持工業(yè) 4.0 系統(tǒng)對高密度、穩(wěn)固連接的需求。這些連接器具有以太網(wǎng)和非以太網(wǎng)配置以及各種機(jī)械配置，可支持一系列系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。焊接連接可用于大批量制作環(huán)境，而 IDC 型號則可用于在現(xiàn)場制作電纜組件。此外，市場上還有相關(guān)工具和測試儀，可確保制作的電纜組件滿足所有 ix 性能要求。