适用于所有视听设备、IP 网络和云服务的通用平台

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、楼宇自动化以及视听多媒体控制解决方案。PC 控制技术在 40 年前还并非主流，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，用于实现视听多媒体行业中各种系统的自动化，如音频/视频控制、楼宇自动化、数字标牌控制以及操作和监控。会议、控制中心、楼宇自动化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较高的多媒体制作。

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，非常适合用于视听多媒体行业。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。

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视听多媒体领域的创意人员和工程师实现独特应用。例如，像“雨之舞”动态艺术装置应用需要精确同步 1216 根轴，只能通过 EtherCAT 技术实现。EtherCAT 几乎可以同步实现演出、博物馆、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 的优点包括：

• 高速度
• 诊断简单 最
• 多可控制 65,000 台设备
• EtherCAT 允许每个从站最多传输 64 kbit 数据
• 完全同步

针对视听多媒体行业的高性能技术支持 SMPTE Timecode

XFC 极速控制技术基于优化的控制和通讯架构，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。XFC 技术可以实现 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 端子模块可以实现视听多媒体所有功能的自动化

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。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。倍福可为用户提供覆盖约 100 种信号类型的多款 EtherCAT I/O 端子模块产品系列，它们在性能上非常适合用于实多媒体应用中的各项功能的自动化。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，例如：KNX/EIB、DALI、M-Bus 和 MP-Bus。这样可确保倍福新旧产品与广泛使用的系统之间的兼容性和连续性，为您现有和未来的投资提供有力保障。

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 和 SMPTE-Timecode 集成到控制系统中。EtherCAT 端子模块几乎可应用于视听多媒体技术行业的所有应用领域。

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。总线耦合器适用于所有主流总线系统。

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楼宇控制总线系统：EIB/KNX、LON、DALI、MP-Bus 和 M-Bus。

简化现场面板的连接

用于传输视频信号、USB 2.0 和电源的 CP-Link 4 单电缆解决方案使用商用 Cat.6A 电缆，使得控制面板可以安装在距离 PC 最远 100 m 处。单电缆解决方案可显著降低电缆和装配成本。另外一个好处是使用纯无源显示器。倍福最新的 CP29xx-0010（适合控制柜安装的型号）和 CP39xx-0010（适合安装臂安装的型号）系列多点触控面板支持 CP-Link 4 技术，适用于很多多媒体应用。

AES70 OCA：针对专业音频设备的控制协议

AES70 标准由总部位于纽约的音频工程协会发布，它定义了一个可扩展的专业音频设备控制协议，并描述了对这些设备的监视和控制，但不包括媒体数据的传输。TwinCAT 3 AES70（OCA）Communication PLC 软件库的功能块可用于在 TwinCAT PLC 与支持 AES70（OCA）协议的（音频）设备之间进行数据交换。用户可以查询或设置设备（OCA 设备）中不同对象的属性。增益（Gain）、静音（Mute）和开关（Switch）等功能块都可用于实现此目的。它们可以实现任何 OCA 结构并映射任何 OCA 设备。倍福可为 d&b audiotechnik 设备提供预制功能块。

TF8810 可将支持 OCA 协议的音频系统集成到倍福基于 PC 的控制平台中，并可与各种控制面板和 I/O 产品结合使用。TF8810 包含 TF6310 授权。

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。视听多媒体行业的很多通讯接口都基于 TCP/IP，因此 TF6310 几乎在所有多媒体项目中都与倍福控制技术配套使用。TF6310 支持 sACN、Art-Net、PosiStageNet、QSC 和 PJLink。

通过 PJLInk 协议可以使用网络接口配置视频投影机

PJLink 协议不局限于某一家投影机厂商或某一个特定的投影机型号。因此，PJLink 可以集中控制不同厂商的投影机。它包含了对控制和监控很重要的基本命令和状态查询。

QRC 协议用于音视频设备的系统集成

QSC 是美国一家专业研发音视频系统解决方案的供应商，其基于软件的音频处理平台叫做 Q-SYS。Q-SYS 让第三方系统能够使用各种的通讯协议控制和监视系统的各个方面。倍福支持以新的、多样化的方式将带代码示例的 Q-SYS 设备集成到 QRC 中。有关接口的详细信息，请参加以下说明：

Q-SYS 软件支持以下类型的外部控制器：

• 命名控制 — 已存储在命名控制区域的控制器。控制器的名字必须不同。[这是 Q-SYS 控制层的一部分]。
• 组件控制 — 通过修改组件的名称，使其具有唯一性，从而控制组件中的所有控制器。[这是 Q-SYS 组件层的一部分]。
• 混频器控制 — 借助混频器方案对混频器进行专业控制。[这是 Q-SYS 组件层的一部分]。

基本上，QSC 提供了两种不同的协议来访问上述 Q-SYS 的三个外部控制器。这些协议被称为“Q-SYS 外部控制协议”和“Q-SYS 远程控制协议”（以下简称 QRC）。

• Q-SYS 外部控制协议基于 ASCII，使用 TCP/IP 接口，端口为 1702。它要求对每个要进行外部控制的控制器使用命名控制。也就是说，它只支持 Q-SYS 控制层的功能。
• QRC 是 QSC 最新、最先进的协议，允许外部控制系统（如 TwinCAT）控制 Q-SYS 的各种功能。QRC 协议基于 JSON-RPC 2.0 版本，使用 TCP/IP 接口，端口为 1710。QRC 支持使用上述所有三种控制器：命名控制、组件控制和混频器控制。在此基础上，它允许外部访问控制层和组件层。倍福提供支持 QRC 的代码示例。

音频控制（OSC）协议用于实时处理声音

MIDI 应用可以通过 TCP/IP 使用打开声音控制（OSC）协议与以太网通讯。将 MIDI 集成到倍福控制器中的基础是能够实现一个或多个 TCP/IP 服务器或客户端的 TF6310 TwinCAT TCP/IP 服务器模块。

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。倍福支持 E1.31-2009（简称 sACN-2009）和 E1.31-2016（简称 sACN-2016）两个变体，并提供示例代码。

Art-Net™ 用于通过 UDP 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 与 sACN 非常相似。

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。

倍福为 Art-Net II 提供了一个示例代码。

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。

倍福控制系统支持的多媒体通讯协议包括：DMX、SMPTE-Timecode、DALI、KNX/EIB、SMI、MP-Bus、M-Bus 和 EnOcean。

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）。

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。

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 非常适合用于视听多媒体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）。

倍福还有更多其它型号的超紧凑型多核工业 PC 系列。其中，C6017 的外形尺寸仅为 82 × 82 × 66 mm，具有更多可选接口。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。C6032 额外配备了一个电路板层，用于安装模块化接口和进行功能扩展。配上结构紧凑的 PCIe 板卡，C6032 可以完全满足多媒体领域各项具体应用的需求。

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视听多媒体行业中的控制任务

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，因此它们能够根据视听多媒体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。

利用 DisplayPort 优化显卡功能

DisplayPort 同时传输图像和音频信号，因此适合连接面板或显示器与嵌入式控制器。CX5130、CX5140 和 CX20x0 嵌入式控制器设备配有 DisplayPort 接口，能够连接分辨率高达 2560 x 1600、频率为 60 Hz 的显示器。可以通过 DVI 接口控制第二台监视器。这样就可以在各种多媒体应用中使用。

多点触控技术为成熟和新的操作方案提供高灵活性

全新一代倍福面板采用符合行业标准的多点触控显示屏，可为任何应用提供合适的解决方案。面板系列型号种类繁多，可提供不同尺寸的显示屏和样式，也可以根据客户要求定制设计，因此适用于很多多媒体应用领域。对于单点触控用户来说，新一代的面板的性价比也非常高，是一款智能的解决方案，可以替代其它系统。

产品亮点

• 显示屏尺寸有 7 到 24 英寸 （16:9，5:4，4:3）可选
• 有横屏和竖屏模式可选
• 多点触控（PCT）：例如用于 5 指或双手触控操作
• 高触点密度，确保操作安全、可靠
• 高品质铝质外壳，由实心块铣削而成
• 显示屏正面有金属边框保护
• 有适合控制柜安装或安装臂安装的型号可选
• 带 CP-Link 4 或 DVI/USB-Extended 接口的控制面板
• CPU 范围从 Intel^® Atom™ 到 Core™ i7 的面板型 PC
• 可选的机电按钮扩展件

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^®/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
• 链接至 MATLAB^®/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
• 可迁移 TwinCAT 2 项目到 TwinCAT 3
• 通过 TwinCAT Automation Interface 自动生成代码并实施项目

集成 Microsoft Visual Studio^® 平台使得采用 IEC 61131-3（第三版）、C/C++ 进行编程调试变得更加便利。用不同语言编写的功能块相互间能够交换数据和互相调用。同时，TwinCAT System Manager 也被集成到这一编程环境中。因此只需采用一个软件就可对项目进行配置、编程、调试和诊断，方便客户使用。

快速实现个性化用户界面

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 开发环境中的工具包集成在一起，可以毫不费力地为娱乐系统应用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属功能。所创建的可视化功能独立于客户端平台，并具有很好的响应能力。强大的底层架构便于实现多媒体领域中的各种应用场景：从本地面板解决方案，到用于数字标牌应用的多客户端、多服务器和多 Runtime 解决方案、用于多媒体应用的用户界面、房间控制单元或其它 HMI。

倍福现在能够采用诸多成熟的 IT 标准：

• 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