使用 ix Industrial 連接器升級工業乙太網路連接埠的密度和可靠性

資料密集型應用正在工廠內激增，例如機器人、機器視覺和工業物聯網 (IIoT) 技術等，這導致高速通訊的需求不斷增加。雖然工業乙太網路有所助益，但設計人員必須達到高連接埠密度、將電磁干擾 (EMI) 降至最低，並且確保實體連接穩固。

ix Industrial 連接器的尺寸僅有 RJ45 連接器的四分之一，且具有增強的 EMI 屏蔽效果和堅固的配接設計，專為滿足工廠自動化的需求而打造。此連接器符合 IEC 61076-3-124 標準，可促成眾多供應商的解決方案，並提供一套縝密的特點，可進一步增強智慧工廠的能力。

本文將概述工廠自動化的連接要求。接著會介紹 Hirose 的 ix Industrial 連接器，並且展示如何運用此元件來滿足要求。

工業乙太網路和 RJ45 連接器的挑戰

工業乙太網路具有適合智慧工廠的兩個關鍵特性：每秒 10 Gbps 的數據傳輸率和乙太網路的技術基礎。採用相同的 TCP/IP 協定、CAT5e 和 CAT6 纜線以及 RJ45 連接器。這種互通性能讓智慧工廠的裝置彼此之間，以及與企業系統的整合更加容易。

然而，工業環境對連接器施加莫大的物理壓力，且隨著連接埠密度增加，設計人員需要更小覆蓋區的連接器，以便進一步降低 EMI。如圖 1 所示，與 RJ45 連接器相比，ix Industrial 連接器的安裝空間縮減了 75%。同時，更顯著提高耐用性和 EMI 抵抗能力 (圖 2)。

圖 1：ix Industrial 連接器 (左) 尺寸比傳統 RJ45 (右) 小 75%。(圖片來源： Automation World)

圖 2：ix Industrial 連接器在效能上有諸多提升，可因應工廠自動化的要求。(圖片來源：Hirose)

儘管 ix Industrial 使用獨特的連接器，但仍可相容於工業乙太網路生態系統的其他要素。例如，可支援高達 10 Gbps 的 CAT6A 電纜以及高達 3 A 的乙太網路供電 (PoE) 和 PoE+。

在此相容性基礎下，小型化的連接器符合 IEC 61076-3-124 標準，可確保跨供應商的互通性，因此能簡化設計過程，讓工程師在挑選產品時享有更大的自由。舉例而言，Hirose 的 ix Industrial 連接器系列就可完全相容於其他製造商的解決方案。

ix Industrial 連接器也可用於多種乙太網路協定，包括 PROFINET、CC-Link IE TSN 和 GigE Vision：

• PROFINET 是一種廣泛使用的工業乙太網路協定，由 Profibus 和 Profinet International(PI) 共同監理。可用於可編程邏輯控制器 (PLC)、機器人、驅動器、感測器，以及致動器輸入和輸出 (I/O)。
• CC-Link IE TSN 是 CC-Link 合作夥伴協會推出的標準，將 Gigabit 乙太網路與時效型網路 (TSN) 互相結合。已應用在半導體和汽車製造等先進產業。
• GigE Vision 是針對高效能工業相機所推出的介面標準，由自動化影像協會 (AIA) 負責管理。採用乙太網路來達到快速數據傳輸、延長纜線長度、低成本和可擴充性等優勢。

除了這些官方認可外，ix Industrial 連接器還可搭配其他許多工業乙太網路協定使用，包括 EtherCAT、Modbus TCP 和 Ethernet/IP。藉由對這些協定的支援以及堅固耐用的小型化設計，ix Industrial 連接器是許多智慧工廠應用的理想選擇。包括：

• 機器視覺：高解析度相機會產生大量影像資料，可用於即時分析和決策。ix Industrial 連接器的高數據傳輸率和緊湊尺寸可在此發揮優勢，適用於多相機配置。
• 機器人：協作型和自主機器人仰賴即時的感測器數據和控制訊號來達到安全高效的操作。ix Industrial 連接器的堅固設計和低 EMI 敏感性，可確保數據交換的可靠性。
• 預測式維護：在關鍵設備中添加感測器即可預先偵測潛在故障，避免代價高昂的停機時間。ix Industrial 連接器採用薄型堅固的設計，因此是惡劣工作條件下小型感測器的絕配。

插頭和插座可節省空間的設計選項

ix Industrial 插座和插頭都具有明顯可節省空間的特點。如圖 3 所示，這些插座提供多種配置可供選擇：

• IX61G-A-10P 等直立式插座可以並聯安裝，間距僅有 10 mm，可達到高連接埠密度。在此配置中，可將六個 ix Industrial 連接器裝入與三個 RJ45 連接器相同的空間中，因此可大幅減少交換機、路由器和類似設備的佔用空間。
• 薄型水平插座，如 IX60G-A-10P，厚度為 5.7 mm，不到 RJ45 連接器高度的一半，因此適合感測器等應用。
• 垂直插座，如 IX80G-A-10P，可以從頂部配接，能讓設計人員享有更大的靈活性。

圖 3：ix Industrial 插座提供直立、垂直和水平款式 (分別在頂端、左側和底部)。插頭連接器提供直式和直角配置。(圖片來源：Hirose)

插頭提供直向，如 IX40G-B-10S-CV(7.0)，或是直角方向，如 IX30G-A-10S-CVL2(7.0)。直角款式尤其值得注意，因為降低了連接的高度，因此能更輕易在狹小空間內佈線。舉例而言，這些插頭可以將纜線彎曲半徑相關的問題降至最低，並有利於達到高密度菊鏈。

機械與電氣韌性

ix Industrial 連接器的設計可耐受工業條件，具有堅固的結構，可抵抗振動、衝擊和 EMI。插座外殼透過五個通孔焊腳裝在印刷電路板 (PCB) 上。這形成穩固的實體連接，可抵抗扳手和拉扯，進而保護訊號觸點。更在插座外殼和電路板的接地層之間提供可靠的連接。

插頭外殼含有一個整合式電線端接單元和電纜夾 (圖 4)。這可避免電纜元件的連接部分受到電纜負載的影響。外殼壓接在一起，並與插座的接地彈簧直接接觸，形成 360° 的連續屏蔽，可避免 EMI 的影響。

圖 4：ix Industrial 插頭用外殼將電線端接單元封住，以免受到物理破壞和 EMI 的影響。(圖片來源：Hirose)

這些連接器還具有穩固的扣入式鎖定機制，定位時有聲音和觸動感。這種確閉鎖緊機制即使在劇烈振動的環境中，也能確保穩固連接，有助於連接器承受 5,000 次插拔。

Hirose 還提供帶有鈀鎳觸點的 ix Industrial 連接器款式。例如 IX30G-A-10S-CV(7.0)(01) 插頭就採用 0.75 μm 的鈀鎳搭配 0.05 μm 鍍金的觸點。這些觸點比標準金觸點更耐用，對於配接循環頻繁的應用來說非常寶貴。

可簡化組裝和測試

Hirose 建議使用 22 至 28 AWG 線規的電纜，以確保高品質連接。這類電線可透過焊接或絕緣置換連接 (IDC) 進行端接，並建議將 IDC 用於現場端接插頭。這種端接方法會使用像是 HT803/IXG-8/10S-63-72 的壓接工具，切開電線絕緣並以單一動作連接。

若要達到最耐用和最高品質的端接，焊接是首選。Hirose 提供多種可支援這種端接方法的插頭，例如 IX40G-A-10S-CV(7.0)。

若要測試電纜和組件，Hirose 提供 DSX-CHA-5-IX-S；這是一套用於 Amprobe (Fluke Networks 旗下公司) DSX CableAnalyzer 的配接器。透過此分析儀，技術人員就可確保正確操作並簡化任何問題的診斷作業。

結論

設計人員可以使用 ix Industrial 連接器在智慧工廠應用中達到高連接埠密度和可靠性。在符合 IEC 61076-3-124 標準的前提下，設計人員可以確保不同製造商之間的產品具有互通性。多樣化的插頭和插座，可讓設計人員挑選安裝和電纜佈線方向，還可縮小設備的佔地面積、避免電纜應力，並能在最小的干擾風險下達到高頻寬。

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