1. 背景與挑戰(zhàn)：智能設備與模擬線路的矛盾

在工業(yè)領域，尤其是氣體檢測系統(tǒng)中，約90-95%的現(xiàn)有設施通過4-20 mA電流環(huán)進行通信。這種模擬信號傳輸方式穩(wěn)定、可靠，且布線廣泛，但其核心矛盾在于：現(xiàn)代現(xiàn)場設備已高度智能化，而傳統(tǒng)的4-20 mA系統(tǒng)無法有效傳輸設備產生的豐富數(shù)字數(shù)據。

在過程自動化和數(shù)據驅動優(yōu)化成為主流的今天，無法充分利用這些數(shù)據已成為一大瓶頸。然而，為提升帶寬而全面更換現(xiàn)有基礎設施，在經濟和生態(tài)層面均不具可行性。

2. 現(xiàn)有方案：HART協(xié)議及其局限性

三十多年來，HART協(xié)議 一直是解決此問題的主流方案。它通過在4-20 mA模擬信號上疊加頻移鍵控數(shù)字信號來實現(xiàn)雙向通信。

HART的優(yōu)勢在于：

產品生態(tài)系統(tǒng)龐大，擁有超過1500種注冊產品。

具備良好的互操作性。

經過長期實踐驗證。

但HART在以下場景中顯得過于復雜且不經濟：

需求簡單：僅需傳輸少量額外數(shù)據（如傳感器狀態(tài)、校準信息）。

成本敏感：HART設備需測試、注冊，基礎設施復雜，實施和維護成本較高。

帶寬不足：傳輸速率僅為1200 bit/s，難以滿足未來需求，例如集成便攜式設備數(shù)據。

協(xié)議陳舊：基于Bell 202標準，并非為現(xiàn)代計算能力和IIoT需求設計。

3. 創(chuàng)新解決方案：ACDC技術

GfG推出的 ACDC 技術旨在彌補上述空白，它并非取代HART，而是為其提供一種互補性、低成本、高效率的替代方案，尤其適用于側重于安全信息快速傳輸、而非復雜過程自動化的場景。

3.1 ACDC的核心技術原理

協(xié)議沿用：直接使用已在數(shù)字變送器中廣泛應用的 Modbus/RTU 協(xié)議，無需學習新協(xié)議，兼容性好。

調制方式創(chuàng)新：摒棄HART復雜的FSK，采用幅度調制 將數(shù)字數(shù)據流疊加在4-20 mA電流信號上。

實現(xiàn)簡化：僅需少量分立元件和微控制器的串行接口，顯著降低了硬件復雜性和成本。

高性能：支持高達38,400 bit/s的傳輸速率，遠超HART。

3.2 ACDC的核心優(yōu)勢

兼容性與漸進升級：

在非尋址模式下，ACDC設備與普通4-20 mA設備行為一致。

可在常規(guī)維護周期內，逐步將舊變送器更換為支持ACDC的變送器，無需立即更換所有設備或重新布線。

數(shù)字與模擬并存：

所有通信（包括測量值）均通過數(shù)字方式進行。

底層的4-20 mA模擬信號始終保持完整，可作為數(shù)字傳輸出錯時的后備和故障冗余通道，可靠性高。

成本效益：

利用現(xiàn)有電纜，節(jié)省了重新布線的巨額成本。

硬件實現(xiàn)簡單，整體解決方案成本更低。

適用性廣：

傳輸距離超過1200米。

適用于防爆區(qū)域。

4. ACDC的應用前景與未來展望

ACDC的潛力不僅限于氣體檢測領域。其高帶寬為未來應用提供了可能：

集成便攜設備：ACDC線路可作為"無線電熱點"的骨干網，通過無線方式（如GfG的TeamLink）將便攜式氣體檢測儀的報警和讀數(shù)接入固定安全系統(tǒng)，實現(xiàn)對單獨作業(yè)人員或小組的全面監(jiān)控。

跨協(xié)議通信：GfG正在開發(fā)針對其他協(xié)議的轉換器，以促進跨系統(tǒng)的便捷通信。

5. 總結

ACDC智能通信技術 是在廣泛部署的4-20 mA基礎設施上，實現(xiàn)高效、經濟數(shù)字通信的創(chuàng)新方案。它通過簡化設計、重用成熟協(xié)議和高帶寬性能，解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)數(shù)據承載能力不足的痛點，為現(xiàn)有工業(yè)設施的數(shù)字化升級和IIoT集成提供了了一條務實且高效的路徑。