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、灯光技术、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：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

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。

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。

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

TwinCAT 3 Building Automation：功能全面的楼宇自动化软件包

倍福开发了大量的软件工具、软件库和应用模板的工具包，以便能够尽可能高效、轻松地实现楼宇自动化中的应用开发。基本工具是免费的 TwinCAT Engineering（TE1000）编程环境。它能够根据 IEC 61131-3 标准免费进行编程，帮助系统用户灵活实现各项自动化任务。

TC3 Building Automation 软件库（TF8040）中包含了所有楼宇自动化基本功能：从简单的逻辑模块和 PID 控制器到百叶窗横档与太阳位置关系的追踪。通过 TC3 Building Automation 软件库中的功能块，系统集成商可以使用各种即用型应用软件系列，即所谓的模板。它们都是成熟、接口齐全的程序块，从暖通空调技术使用的应用程序到遮阳及照明控制等房间自动化功能。它们可以简化系统集成商对系统的熟悉过程，确保系统性能维持在较高水平。这样既可以提高任务执行质量，又可以提高所创建程序的可重用性和可维护性。若要将倍福自动化工作站集成到管理和控制层，可以将通过 BACnet 和 OPC UA 进行的通讯直接集成到模板中。系统操作和参数设置可以通过控制柜上的触摸屏在现场完成，也可以通过集成式 HTML5 Web 可视化系统远程操作。基于 Web 的 TwinCAT HMI（TF2000）可视化解决方案是实现调试、系统参数设置和维护的理想选择。TwinCAT HMI 支持楼宇自动化的所有基本操作和监控功能，如系统显示、报警和事件列表、调度和趋势图。

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。

主要优势：

• 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

支持 BACnet/IP 协议的嵌入式控制器

BACnet（楼宇自动控制网络数据通讯协议）是一个用于楼宇自动化的标准通讯和数据交换协议，独立于任何制造商。其应用领域包括暖通空调、照明控制、安全报警和火灾报警系统。

CX8191 是一款结构紧凑的 DIN 导轨安装式以太网控制系统，搭载 Arm^® Cortex^®-A9、800 MHz 处理器。BACnet 或 OPC UA 协议可以通过交换式以太网现场总线接口进行操作。K-bus 或 E-bus 端子模块可选择性地串联；CX 设备会自动检测启动时连接了哪个系统。控制器编程由 TwinCAT 3 通过以太网口完成。TwinCAT 3 许可证必须通过 TwinCAT 3 价格表进行订购。设备中已经安装了 BACnet 许可证，无需额外购买。

若与 BACnet-MS/TP 端子模块 EL6861 配套使用，CX8191 还可以用作 MS/TP 网络的路由器，可以实现多个 MS/TP 网络连接。此外，它还支持 OPC UA、MQTT 或 Modbus TCP/RTU 等协议和服务。因此，可以说，CX8191 是一个通用设备，具有很高的应用灵活性，可以实现从控制任务到网关功能等。

多点触控技术为成熟和新的操作方案提供高灵活性

倍福全新一代面板采用符合行业标准的多点触控显示屏，可为所有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。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

最多可连接 64 个 DALI 操作设备和 DALI-2 传感器（输入设备）

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。照明、传感器、按钮和开关元件采取并联接线，并通过控制器连接。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 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）。

BC9191 房间控制器：覆盖楼与自动化中的所有标准功能

BC9191 房间控制器在一个模块中集成了各种自动化功能，是一款适用于的房间控制的 “经济型” 解决方案，填补了单独房间控制这一价格敏感型领域的空白。预安装的标准功能涵盖了房间控制所需的所有功能，可以显著简化调试工作。除了集成 I/O 信号和用于房间控制单元的子总线接口外，BC9191 还集成了 K-bus 接口，因此它能够通过倍福总线端子模块进行模块化扩展。房间自动化功能的扩展或修改可在 TwinCAT 开发环境中实现，无需复杂的重新布线，就像使用有线控制器一样。作为一个可自由编程的以太网控制器，BC9191 还可以用作分布式智能系统，从而为用户构建系统跨度大、能效高的房间自动化系统提供最大可能的灵活性。

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）。

• C6017 多核工业 PC 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 可以完全满足娱乐设备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楼宇自动化中的控制任务

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。

集成式电力测量功能助力实现娱乐技术中的持续电力测量

能效管理在娱乐设备行业中扮演着越来越重要的角色。若要节约成本，必须避免出现用电高峰，降低能耗，优化工艺。完整、透明地采集和处理所有能源数据是制定正确的降低成本决策的前提。倍福的能源管理总线端子模块和 EtherCAT 端子模块产品适合用于持续监测电力消耗以及进行详细的能耗分析。

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。

SMI 主站端子模块用于直接连接标准电机接口（SMI）

SMI 主站端子模块 KL6831 和 KL6841 允许直接连接 SMI 总线系统，可以简化百叶窗和遮阳装置的自动化。结合智能能源和照明管理功能，可以精确定位横档并追踪太阳位置。SMI 驱动器可以将实际位置、错误信息和服务信息返回给 SMI 主站端子模块。SMI 主站端子模块最多可以连接 16 个驱动器。KL6831 适用于 LoVo SMI 设备，而 KL6841 可用于连接 230 V AC SMI 设备。

1 通道 BACnet MS/TP 接口端子模块

EL6861 串口端子模块能够通过 RS485 接口连接 BACnet MS/TP 设备（主站-从站/令牌传递）。最多可连接 32 台 MS/TP 设备，如果使用超低功耗收发器，最多可连接 64 台。EL6861 接口端子模块只能与 TwinCAT 和 CX9020 配套使用，因为 BACnet MS/TP 驱动程序集成在 TwinCAT 中，通过 MS/TP 协议（BACnet 第 12 版本）进行通讯。其配置也在 TwinCAT 中完成。

EL6861 通常与以下设备连接：

• 变频器
• 泵
• 驱动器（特别是阀门驱动器）
• 房间控制装置
• 紧凑型控制器（如体积流量调节器）

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 Runtime 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

TF8020：TwinCAT 3 BACnet

BACnet（楼宇自动控制网络数据通讯协议）是一个用于楼宇自动化的标准通讯和数据交换协议，独立于任何制造商。其应用领域包括暖通空调、照明控制、安全报警和火灾报警系统。该协议在 TwinCAT 中既可作为服务器实施，也可作为客户端实施，并且能够在所有倍福工业 PC 和嵌入式控制器上运行。它支持所有 B-BC（BACnet 楼宇控制器）服务，如数据共享（DS）、报警与事件处理（AE）、时间表（SCHED）、趋势记录（T）以及设备和网络管理（DM）。