所有元素精准协同

在 2025 年大阪世博会上，一场精彩纷呈的多媒体水秀每晚都为多达 2500 名观众带来震撼的压轴表演。制作公司 ECA2 借助 db Show Control & Automation 的专业技术，实现了 8800 平方米范围内的 300 个喷泉、30 组火焰特效，以及激光、视频和音频系统的精准可靠同步。倍福为该项目提供了底层自动化技术支撑：通过将基于 PC 的控制技术与娱乐设备行业特定的协议整合在一个统一的平台上，实现了自动化、安全功能及整个音视频系统的无缝集成。

在大型游乐设施与文旅景点所属的娱乐市场中，观众的期待值正持续攀升。因此，像 ECA2 这样专注于造标志性的震撼演出的制作公司 ，必须在每一个项目中不断突破技术的边界。2025 年大阪世博会水上广场的夜间演出《午夜彩虹之下》（Under the Midnight Rainbow），便是这一点的完美例证。

要实现这类演出装置的部署，所需的自动化架构远超常规应用。英国企业 db Show Control & Automation 与 ECA2 已经合作了近 15 年，全程负责所有项目交钥匙控制系统的技术设计、编程及搭建。“如今，我们交付的系统既要能够以高确定性控制数百台驱动器，又要原生支持与视频服务器或 Q-SYS® 音频系统的通信。”公司创始人兼 CEO David Birchall 说道。正是倍福基于 PC 的开放式控制技术，为我们实现多协议融合提供了支撑，这一特性是其它工业控制系统无法提供的。”

分布式系统与严格的时间窗口

在为期 6 个月的大阪世博会期间，项目在开阔的露天水景园区内，共部署了 280 个直喷水柱、8 个 3D 动态喷泉、2 块巨型水幕、1 组叠水装置以及 30 个火焰特效站。此外，现场还配备了烟雾机、视频映射系统、投影设备以及中央音频系统。

这类户外应用成功的关键，在于实时掌控所有涉及到的多媒体技术与特效，同时还需将环境因素纳入考量：强风不得导致水柱干扰火焰特效，或溅射到看台上的观众。传统架构通常依赖各自独立的控制系统来分别控制演出播放内容、传感器和执行器，因而会产生接口损耗、延迟以及大量工程工作。“要在 2500 名观众心中引发并维持情感共鸣，幕后技术绝不能在任何环节出现闪失。”ECA2 技术总监 Aurelien Bouvier 表示，“因此我们需要的自动化平台，必须能够以隐身、可靠且绝对精准的方式编排我们水秀的魔幻效果。”

拓扑结构与传感器信号处理

为满足上述要求，db Show Control & Automation 实施了一套专用的自动化拓扑结构。其核心是一台 CX5240 嵌入式控制器, 在主控室中用作演出控制器。现场分布由 11 个控制台完成，它们布设在露天水景园区周围的各个位置。整个网络采用 EtherCAT 与标准 UDP/TCP 以太网进行通信，EK1100 EtherCAT 耦合器负责采集 9 个分布式控制柜中分布的 I/O 层的信号。“倍福架构的关键优势在于自动化技术与 IT 技术的无缝融合。”db Show Control & Automation 工程总监 Craig Pow Chong 解释道，“我们通过 EtherCAT 控制近 300 台变频驱动器，在此实现的循环时间和同步性，对于实现精确的编排至关重要。同时，我们还能通过 TCP/IP 轻松与 AV 系统交互。如有必要，系统可通过增加更多 EtherCAT 端子模块的方式近乎无限地扩展。”

该解决方案的一大独特卖点在于其基于软件的环境监测功能，该功能直接集成在 TwinCAT 之中。布设在场地各处的传感器持续测量温度、湿度、风速、风向及水深等参数。所有采集到的传感器数据均在 CX5240 中实时汇总。TwinCAT 对数据流进行分析，并在必要时对演出流程进行干预。例如，当传感器检测到一阵可能吹向观众席的强风，控制系统会在极短的时间内关闭受影响的变频器，或停用特定的火焰特效。功能安全也是自动化系统的有机组成部分。. TwinSAFE 用于管理急停电路并实现火焰特效的控制，由于安全控制器通过 EtherCAT 网络上的 FSoE 进行通信，因此无需额外并行布线。

播放方式的范式转变

复杂的 DMX 录制和音频同步通常需要大型专用服务器机架，db Show Control & Automation 在这一领域开辟了新天地，基于 TwinCAT 自主研发了自己的录制与播放平台。硬件平台由两台 C6017 超紧凑型工业 PC 组成，其中一台被配置为主系统，另一台为备用系统。演出的初始编程使用包括 GrandMA 和 Medialon 在内的成熟娱乐工具完成。生成的 Art‑Net™ 信号随后由主工业 PC 录制。该系统通过集成到 Q-SYS^® 网络中，接收高精度时间码。在现场演出期间，C6017 独立处理 32 个 DMX 域的并行播放，无需 GrandMA 参与。

“能够用一台可握于掌中的工业 PC 可靠地录制并回放完整且带时间码的演出序列，这确实是真正的范式转变。”db Show Control & Automation 工程总监 Craig Pow Chong 强调道，“如果没有倍福工业 PC 的强劲性能与 TwinCAT 软件架构的高度灵活性，我们就不得不在安装空间和硬件成本上预留更多的预算。”现场操作人员可通过所连接的 CP2907 多点触控控制面板对应用进行完全本地访问。

IT 融合：数据记录与诊断

依托其自身的 IT 能力，TwinCAT 除纯粹的设备控制外，还用于数据处理。例如， TwinCAT TCP/IP (TF6311) 和 TwinCAT Modbus TCP (TF6250) 软件模块用于与第三方组件及 UPS 系统通信。为确保高系统可用性，所有系统和传感器数据都通过 TwinCAT Database Server (TF6420) 记录到数据库中。这使得操作员除了进行深入诊断外，还能通过 HMI 前端实时监控整个场地。如果泵性能或环境条件出现任何异常，可以检索并分析过往演出中精确到秒的相同参数。这种连续性直接为 ECA2 带来了显著优势：在世博会期间，约有 200 万人观看了演出，没有出现任何可能中断演出的技术故障。

大阪世博会项目的成功实施凸显了开放式自动化标准在娱乐设备行业的重要性。“在我们看来，倍福是唯一一家将工业级硬件与对 DMX、sACN 等协议的原生支持以及 QSC^® 集成相结合的控制系统制造商。”David Birchall 总结道。与倍福的紧密合作，尤其是在技术支持方面，确保了 db Show Control & Automation 能够获得全球项目所需的快速响应能力。另一个同等规模的项目目前已在推进中。