倍福自动化套件可为各种照明应用提供高性能控制系统

基于 PC 的控制技术原理

自 1980 年以来，倍福基于 PC 的控制技术已经在全球各个行业领域得到广泛应用，比如设备控制器、风力发电机组控制系统以及娱乐设备控制。40 年前 PC 控制技术还并非主流，却很快发展成为自动化行业标准。倍福始终坚持基于 PC 的控制理念，不断开发出具有创新意义的产品，诸如模块化总线端子系统、EtherCAT 高速现场总线或嵌入式控制器等产品都是自动化技术领域中的里程碑。倍福控制解决方案具有模块化、可扩展性以及对其它系统开放的特点，因此具有很强的通用性。

倍福基于 PC 的控制技术是一种采用模块化设计的控制解决方案，所有组件都可扩展，并能够在软件中映射所有自动化功能。除了顺序控制任务、运动控制和可视化系统之外，安全技术、测量技术、状态监测以及机器人技术全部都可以集成到控制平台中。基于 PC 的控制技术基本原理其实非常简单：以一台性能强大的工业 PC 为基础，搭配用于连接传感器和执行器等外围设备的高性能现场总线以及用于实现运动控制和逻辑控制且具有实时能力的 TwinCAT 自动化软件。倍福始终坚持将 IT 领域的主流技术与自动化技术原理相融合，一方面可以不断提升系统性能和功能，另一方面还可显著降低系统成本。此外，还可以使用各种驱动产品系列对控制平台进行完善和补充。

基于 PC 的控制技术可为系统集成商提供各种组件套件，用于实现娱乐设备行业中各种系统的自动化，如可移动装置、照明技术、视听多媒体技术以及楼宇自动化。移动和固定的舞台和演出控制装置、独特应用以及娱乐设备等应用领域中许多全球备受瞩目的参考案例很好地证明了：基于 PC 的控制技术非常适合用于实施技术要求严格的舞台表演和多媒体演艺。

基于 PC 的控制技术可为您带来巨大优势：

• 倍福控制技术的高性能可以实现过程和应用的高精度控制：
  • 采用新一代高算力处理器的工业 PC
  • TwinCAT 开发和实时控制软件
  • EtherCAT 高速现场总线
• 一致性：一台控制器即可控制所有娱乐系统的应用
• 开放性：简单使用第三方软件（音频播放器，C#，C++，图形工具等等）
• 使用标准组件、编程标准和网络
• 模块化：可以随时扩展和修改控制器功能
• 可扩展：可提供满足所有性能等级需求和各种外观设计的控制组件
• 互联互通：从设备相互之间的横向通讯到云端连接
• 高可用性：采用先进的诊断和预测性维护功能
• 倍福是一家熟知各行业完整控制技术的供应商

EtherCAT 助力实现高速通讯

EtherCAT 由倍福公司于 2003 年推出，并作为自动化技术的开放式标准。EtherCAT 可以实现远低于 1 ms 的周期时间，具有同步性能出色、拓扑选择灵活、诊断功能全面及配置简单等特点，非常适合用于娱乐设备行业。EtherCAT 技术协会（ETG）是全球最大的现场总线组织，截止到目前，全球已有 6000 多家企业加入 ETG， 其中有二十多家在全球娱乐行业领域知名的企业。

倍福可以提供大量基于 EtherCAT 的 I/O 和驱动模块。由于 EtherCAT 在全球范围内都得到支持，因此市场上有大量支持 EtherCAT 技术的传感器和执行器，保证了较高的投资安全性。EtherCAT 的高性能也可以助力娱乐技术领域的创意人员和工程师实现独特应用。例如，像 “雨之舞” 这样需要精确同步 1216 根轴的应用，只能通过 EtherCAT 技术实现。EtherCAT 几乎可以同步实现演出、剧院或游乐园中的任何应用，而使用 “黑盒子” 的硬件方式是不可能实现这一点的。需要 512 byte 过程数据的 DMX 端子模块也是基于 EtherCAT 开发而成；就目前而言，其它任何现场总线系统都无法做到。

EtherCAT 的主要优势：

• 高速度
• 简单的诊断功能
• 最多可控制 65,535 台设备
• EtherCAT 可实现每个从站最高 64 kbit 的传输速率
• 完全同步

针对娱乐设备行业的高性能技术支持 SMPTE Timecode

XFC 极速控制技术基于高效的控制和通讯架构，可以助力实现前沿的高速自动化。它由先进的工业 PC、具有可扩展实时特性的超高速 I/O 端子模块、EtherCAT 高速工业以太网系统和 TwinCAT 自动化软件组成。采用 XFC 技术后，可以实现 I/O 响应时间 < 100 μs。由于具有高速采集频率，倍福在娱乐设备行业的很多客户都使用了 XFC 技术。

这种高速控制技术的开发也是倍福控制器能够支持 SMPTE Timecode 标准的基础。SMPTE Timecode 是由 SMPTE（美国电影与电视工程师协会）制定的一项用于使用媒体源数据传输绝对时间数据的标准。SMPTE Timecode 主要用于同步多媒体制作中的各类轴（声音/噪音、语言、特效、文本等）。

EtherCAT I/O 端子模块可以实现娱乐设备行业所有功能的自动化

倍福于 1995 年推出总线端子模块，随后总线端子模块成为自动化技术中最为重要的技术标准之一。随后，在 2003 年，倍福又开发出了 EtherCAT 高速通讯系统。倍福推出的这款开放式系统仅仅几年时间就成为全球自动化标准。倍福可为用户提供广泛的 EtherCAT I/O 端子模块产品系列，支持约 100 种信号类型，在性能和种类方面都非常适合用于舞台和演出技术中各项功能的自动化。总线端子模块能够将各种简单的楼宇总线系统集成到控制系统中。

与总线端子模块不同的是，现场总线信号是在总线耦合器内部实现转换，然后传递给内置的、独立于现场总线的端子模块，而直达各个 EtherCAT 端子模块的 EtherCAT 协议则完全保持不变。EtherCAT I/O 可以将 DMX 集成到控制器中。EtherCAT 端子模块适用于几乎所有娱乐应用。

MX-System 助力实现无控制柜自动化解决方案

MX-System 在设备和系统工程领域首次实现了无控制柜自动化解决方案。由模块化组件构成的底板和功能模块打造出完整的系统，它拥有控制柜具备的所有功能：供电、熔断器保护和配电、辅助电压的生成和监测、带输入输出的控制系统、电机和执行机构的控制以及现场设备连接层。MX-System 通过可自由选择的工业 PC、耦合器、I/O、运动控制、继电器和系统模块集成所有设备功能，这些模块可以根据具体应用进行配置和组合。

模块整体遵循设计一致性原则，符合各项国际标准，极大地减少了规划、装配、设备安装及维护工作。由于 MX-System 实现同样的需求所需的组件比传统控制柜的制造要少得多，因此在结构上比之前的解决方案更加紧凑， 不仅能够减少系统占地面积，同时还能提升系统利用率和灵活性。在控制系统生命周期的每个阶段，MX-System 相对传统控制柜都具有显著优势。

MX-System 可为娱乐设备行业带来的主要优势包括：

• 节省安装空间
• 控制多根轴
• EtherCAT 用作高速、高精度现场总线系统
• 现有软件或 TwinCAT 代码可重用

用于实现自动化的通用基本功能模块

通常，I/O 信号通过分布式接线方式传输至现场总线设备，或通过集中接线方式传输给控制器。而从市场上采购到的来自不同厂家的现场总线设备一般都具有固定的输入/输出配置和设计，因此往往需要安装带有类似功能的一整套设备。这种复杂的信号采集方法一方面会增加材料、安装、设计和文挡制作等方面的成本，并且在后期改造或系统扩展方面也会增加投入。此外，还会给库存管理人员以及维修人员增加不必要的工作。倍福总线端子模块是一种独立于现场总线的开放式 I/O 系统，由电子端子模块组成。电子端子排的核心是带现场总线接口的总线耦合器。它们可提供用于所有主流现场总线系统。

采用主站端子模块，可以用总线端子模块的形式实现现场总线功能。这对于在上位系统中集成了子系统的总线系统来说非常有益。这也就意味着子系统及上位总线接口仅需一个系统接口。主站端子模块可用于下列总线系统：BACnet MS/TP、KNX/EIB、LON、DALI/DALI-2、DMX、MP-Bus、M-Bus、SMI、EnOcean^®、 Modbus 等等。

集成 DMX 控制系统

DMX 是适用于控制专业舞台和灯光效果设备的标准协议， 用于诸如展示厅和卖场的动态灯光效果控制，以及酒店或活动中心等高档建筑内灯光和色彩变幻控制。

一般来说，它有以下两种不同的应用场景：

• 控制倍福系统中的 DMX 从站设备，此时可以使用 EL6851-0000 DMX DMX 主站端子模块。 EL6851-0000 可用于控制投影灯、摇头灯或射灯等三轴 DMX 设备。此外，EL6851-0000 还支持 RDM协议。
• 接收来自第三方 DMX 主站的信号，此时可以使用 EL6851-0010 DMX 从站端子模块 这样，任何 DMX 主站（DMX 控制台）都可以用作倍福控制器的操作单元。通过 DMX 控制台的控制系统也可以与其它控制器连接，如 HMI 或控制面板。
  

TCP/IP 服务器

TwinCAT TCP/IP TF6310 用于在 TwinCAT PLC 内实施一个或多个 TCP/IP 服务器和/或 TCP/IP 客户端。相应的功能块用于建立/断开通讯连接以及实现纯粹的数据交换（发送和接收）。在这里，功能块还支持使用多播地址。

sACN 用于网络传输 DMX 数据

DMX 是适用于控制舞台设备和楼宇服务应用中使用的照明元件的标准协议。倍福的 EL6851 DMX 主站端子模块和 EL6851-0010 DMX 从站端子模块可以实现此功能。

美国娱乐服务和技术协会（ESTA）开发了控制网络流架构（sACN），以利用以太网来实现 DMX。它通过 UDP/IP 传输 DMX 域数据。DMX 数据作为一个完整的报文嵌入到 sACN 帧中，从而能够通过 UDP/IP 进行数据通讯。sACN 由 ANSI 协议 E1.31-2009（简称 sACN-2009）定义，代表 ACN 协议（ANSI 协议 E1.17）的一个子集。

2016 年，ESTA 推出了新版 sACN 标准 E1.31-2016（简称 sACN-2016），新增了“同步帧”和“域发现帧”两种帧类型。同步帧是一个只包含域同步信息的数据包，用于触发同步。网络发现帧数据包含一个源处于活动状态的域数据包列表。该帧可以允许监控其它未分组的域内设备的活动状态。

Art-Net™ 用于传输 DMX 域

Art-Net™ 是 Artistic License Holdings Ltd 开发的一种协议规范，旨在利用以太网优势传输 DMX 域。DMX 是适用于控制舞台设备和楼宇服务应用中使用的照明元件的标准协议。倍福可为此提供 EL6851 DMX 主站端子模块和 EL6851-0010 DMX 从站端子模块。

Art-Net™ 通过 UDP/IP 传输 DMX 域，DMX 数据作为一个完整的域嵌入到 Art-Net™ 帧中，并通过 UDP/IP 使用另一层进行数据通讯。从 Art-Net™ II 起，也可以用 “单播”模式和“ 定向广播”模式发送报文。

PosiStageNet 用于传输位置数据

PosiStageNet（PSN）是 VYV 和 MA Lighting 合作开发的一项位置数据传输协议规范。PSN 主要用于舞台和娱乐技术。数据通过 UDP/IP 传输。

PSN 一般用于传输被称为 “跟踪器” 的对象的位置数据。位置数据的确定方法没有规定，而是由用户自己决定。例如，可以使用位置测量系统（编码器）的位置数据；然后将这些数据发送给照明控制器，以便自动“跟踪”该对象。

SMPTE Timecode 同步视频和音频设备

SMPTE Timecode 是由 SMPTE（美国电影与电视工程师协会）制定的一项用于使用媒体源数据传输绝对时间数据的标准。SMPTE Timecode 主要用于同步多媒体制作中的各类轴（声音/噪音、语言、特效、文本等）。一个帧由 80 bit 组成，由主站向从站广播。EtherCAT 超采样端子模块 EL3702 可以“获取”从主站发送给从站的模拟量信号，并通过 TwinCAT 软件用于同步不同子段和系统。

高效、易配置的 DALI-2 照明解决方案

倍福推出的 TF8050 TwinCAT 3 照明解决方案可以使用 Excel 文件简单方便地进行配置，简化了从开发到维护等所有工作流程。此款解决方案中集成了所有典型的照明控制场景，对 DALI 总线的数量没有限制。倍福的总线耦合器分布安装在网络中，可与各种照明系统配套使用，可以显著减少布线工作。TF8050 还支持通过网络远程控制、导入导出 Excel 数据以及简单维护等功能。倍福照明解决方案还包括以人为本的照明（HCL）功能，以及 DALI-2 传感器的集成。所有这些功能的配置都非常简单，甚至无需掌握编程知识。此款照明解决方案完全支持 Web 和 HTML，可以进行分布式扩展，并可以方便地通过多点触控面板进行操作。可以在不中断运行的情况下快速进行功能切换、寻址、系统扩展或进行 DALI 设备分组。它还可以依赖日光实现以人为本的照明理念。

主要优点：

• 显著简化电工、系统集成商和运营商相关的所有工作流程
• 配置简单，也可作为完全配置的即插即用解决方案提供
• 易于扩展和维护
• 对 DALI 总线的数量没有限制
• 支持 DALI 设备分组
• 完全支持 Web 和 HTML
• 独立于硬件
• 分布式扩展
• 集成所有典型的照明控制场景

最多可连接 64 个 DALI 操作设备

数字可寻址照明接口（DALI）是一种简单的楼宇自动化总线系统，用于传输照明设备的数字运算信号。灯、传感器、按钮和开关元件并联连接，并通过控制器互连。其它如加热控制阀或操作百叶窗的电机等执行机构也越来越多地采用数字控制。

DALI 优势如下：

• 接口成本低，安装简单
• 灯具等设备全部采用全数字开关
• 所有主流镇流器厂商都支持 DALI

倍福的 KL6811 DALI/DSI 主站端子模块和电源端子模块可在照明控制系统和灯具之间建立连接，最多可连接 64 个 DALI 操作设备（DALI 从站）。KL6821 可以作为标准总线端子模块集成到倍福总线端子模块系统中，因此独立于现场总线。上一层的总线耦合器将数据从 DALI 主站传输给控制器。KL6821 中集成的 DALI 电源模块为 DALI 总线供电，DALI 总线的运行不需要其它组件。DALI/DALI-2 多主站和电源端子模块 KL6821 最多可连接 64 个 DALI/DALI-2 从站和 64 个 DALI-2 传感器（输入设备）。

节省空间，灵活扩展，坚固耐用：全新一代超紧凑型工业 PC

倍福推出的 C6015 超紧凑型工业 PC 系列具有高度灵活的应用选择，一经推出就在市场上引起广泛关注并取得很大成功。C6015 控制柜式工业 PC 不仅坚固耐用，而且搭载了时钟频率为 1.91 GHz 的 Intel Atom^® 处理器（最高四核），非常适合用于实现自动化、可视化和通讯任务。其尺寸仅为 82 x 82 x 40 mm，安装方式灵活，使得这款无风扇型多核 PC 非常适合用于娱乐设备行业中具有高性能需求且安装空间有限的所有应用。C6015 默认具有可用于传输电气信号、IP、图像和音频信号的接口，非常适合用于实现经济高效的控制（如多媒体墙控制）。

• C6025 具有高计算能力和无风扇设计等特点，是满足严苛的绿色“可持续 IT”要求的控制应用的理想选择。该款工业 PC 搭载低功耗 Intel^® Core™ i U 处理器。
• C6030 具有空间需求低、适用性强、安装方式灵活等优点，可以用于对性能要求很高的复杂应用。

性能强大、可靠且可灵活扩展：嵌入式控制器系列可用于实现娱乐设备行业中的控制任务

CX 系列 DIN 导轨安装式控制器结构紧凑，能够与各种 I/O 模块直接插接在一起，构成一个完整的工业控制系统安装在控制柜内，节省空间。倍福的嵌入式控制器产品种类繁多，用户能够根据具体的预算、性能等级要求和控制任务的复杂性从中选择出一款最适合的嵌入式控制器除了 CPU 之外，CX 系列中的每款控制器所提供的系统接口和电源型号都各不相同，因此它们能够根据娱乐设备行业中的具体任务插接在一起，构成一个模块化控制系统。

CX 系列产品有多种可选的基本 CPU 模块，分别搭载不同的处理器，可以满足各个控制任务的具体需求。因此，可以使用相同的硬件实现不同的应用，例如，一个带 DVI/USB 接口的 PLC 和运动控制系统、或一个带音频接口的多媒体系统。

CX 系列中性能最强大的是 CX20x2 系列设备，它们搭载的是 Intel^® Xeon^®处理器，并配备独立显卡。它们甚至可以用来实现复杂的可视化任务。

集成诊断功能的通用调光器

调光器总线端子模块的额定功率分别为 300 VA(W)（KL2751）和 600 VA(W)（KL2761），用于直接连接白炽灯等各种照明设备以及电感感应和电子控制装置，照明设备在正确的操作模式下受到监测和控制。集成的诊断功能通过 LED 指示灯显示运行状态，并能通过现场总线系统传输运行状态数据。此款电子调光器外形非常紧凑，具有自动负载检测功能。

输出端子模块 EL2622-0010 有 2 个继电器，每个继电器有一个单触点。该款继电器端子模块设计用于零电压开关，以保护触点，特别适合用于诸如 LED 灯之类的容性负载。实际测试结果表明，EL2622-0010 在开关 20 万次后，控制 4 A 的电容式灯具仍能完全正常（详见文档资料）。

将 KNX/EIB 楼宇总线系统集成入倍福控制器

EIB 总线端子模块 KL6301 用于连接 KNX/EIB 总线设备与倍福总线端子模块系统。KL6301 支持与 KNX/EIB 设备交换所有数据。配置 KL6301 时不需要使用 ETS 软件。它通过 TwinCAT 功能块（IEC 61131-3）进行配置和设置参数。

将照明技术无缝集成到控制平台中

以太网交换机端子模块 EL6601 支持连接通过 DMX、DALI、EIB/KNX、LON、Art-Net™、sACN 或 PosiStageNet 协议进行通讯的以太网设备。EtherCAT 系统将以完全透明和无冲突的方式实现所连接设备的以太网通讯。交换机端子模块可安装在 EtherCAT 系统中的任意位置。无需进行任何配置。

基于 PC 的开放式控制技术

TwinCAT 自动化软件在一个软件包里集成了带 PLC、NC 和 CNC 功能的实时控制系统。所有倍福控制器都采用 TwinCAT 软件按照 IEC 61131-3 编程标准进行编程。除了 IEC 61131-3 之外，C/C++ 和 MATLAB^® and Simulink^® 也可用作 TwinCAT 3 软件的编程语言。

TwinCAT 3 产品亮点：

• 仅需一个软件即可实现编程和配置
• Visual Studio 集成
• 在编程语言选择上有更大的灵活性
• 支持面向对象的 IEC 61131-3 扩展
• 使用 C/C++ 作为实时应用程序的编程语言
• 可链接至 MATLAB^® and Simulink^®
• 开放的接口可以兼容现有工具和扩展新功能
• 灵活的 Runtime 环境
• 支持多核和 64 位操作系统
• 可将 TwinCAT 2 项目迁移到 TwinCAT 3
• 通过 TwinCAT Automation Interface 自动生成代码并实施项目

快速实现个性化 HMI

TwinCAT HMI 可以统一使用得到广泛应用的 HTML5、JavaScript 和 CSS 等 IT 标准。通过将完整的图形编辑器与人们所熟悉的 TwinCAT 3 开发环境中的各种软件包集成在一起，可以毫不费力地创建各种可视化界面。使用上述 IT 标准或高级编程语言可以实现不属于可视化工具包的客户专用功能。所创建的可视化功能独立于平台，并在客户端进行响应。强大的底层架构使得众多应用场景成为可能：从本地面板解决方案延伸到多客户端、多服务器和多运行时配置。

倍福采用诸多 IT 标准取代专用的系统：

• Visual Studio 用于项目开发
• HTML5 用于界面设计
• TLS 用于安全通讯
• 无论用户使用哪种操作系统、分辨率或显示器，用户界面都可以在任何支持 HTML5 的浏览器上执行