基于 PC 的控制技術推動世貿中心園區內的創新劇院設計方案落地
靈活的自動化技術助力 PAC NYC 打造百變舞臺
http://www.moduwu.com 2025-11-14 16:43 來源：德國倍福自動化有限公司
紐約佩雷爾曼表演藝術中心（PAC NYC）為觀眾提供真正極具特色的沉浸式劇場體驗，先進的舞臺技術使其三個表演場能夠靈活配置成不同的展現形式。倍福的模塊化自動化技術為墻體、地板及背景幕布按需重組提供了必要的靈活性與可靠性，保障每場演出都能精準實現場景轉換。
作為世貿中心園區不可或缺的重要組成部分，佩雷爾曼表演藝術中心致力于在這一特殊場所幫助紐約市的藝術家和人民實現彼此間的相互療愈。
PAC NYC 矗立于曼哈頓世貿中心一號樓腳下，與 911 國家紀念博物館隔街相望。盡管該中心提供的節目編排與紐約市其他主要劇院并無二致，但這個聚集空間的使命卻獨樹一幟，有著鮮明的社區屬性。“PAC NYC 是一個療愈心靈的場所。”PAC NYC 數字內容總監 Miranda Palumbo 說道，“置身世貿中心園區，我們有責任引領人們禮贊生命。”
該中心設有三個表演區域，可靈活組合或分隔成 60 多種布景。后臺技術還支持動態布景變換以及讓演員在空中飛舞。“我們可以同時制作三部不同的作品，也可以只做一部。”Palumbo 解釋道。
為了實現這場表演藝術所需的工程技術，PAC NYC 委托 The Chicago Flyhouse 公司及其編程合作伙伴 ELPLANT，共同打造一套安全可靠且靈活的舞臺自動化系統。Flyhouse 為全球各地的場館量身打造吊桿系統、升降系統及空中飛人設備，其服務范圍廣泛，涵蓋了醫院、高中校園、劇院以及競技場等多種不同類型的場所。
獨特項目所需的先進舞臺技術
“佩雷爾曼中心是一個獨特而令人興奮的項目。”Flyhouse 公司創始人兼高級項目經理 Mark Witteveen 表示，“在紐約市，尤其是曼哈頓金融區，很少有機會建造新劇院。此外，設計團隊和顧問們還希望打造一個極具靈活性的空間。”
因此，Flyhouse 公司采用了分布式“母子機”控制方案。中央服務器（Master of Machines，簡稱 MoM）與分布式模塊（子機，Kids）進行通信。PAC NYC 的 30 多個子模塊都配備了倍福 CX9020 嵌入式控制器和 EtherCAT I/O，用于控制 Flyhouse 公司的 ZipLift 升降機等設備。這些模塊可以輕松移動、連接到其他升降機，或在維護時進行更換。
Flyhouse 公司的每個子模塊都配備了倍福 CX9020 嵌入式控制器以及 EtherCAT 和 TwinSAFE 端子模塊，既可協同其它模塊運行，也可獨立運行。
然而，部署在劇院各層的大量子模塊及其關聯的運動軸對場館的網絡承載能力提出了更高要求。Flyhouse 技術還需對接其他廠商的解決方案，例如，驅動巨型墻體升降或實現地面在平面與或階梯式布局間轉換的系統。因此，安全區域必須隨著空間的變化動態調整，確保人員及設備安全。
“一個運行異常的組件便可能讓多年辛苦積累的聲譽毀于一旦，因此選擇正確的合作伙伴至關重要。”Witteveen 強調道，“盡管劇場設備的使用周期相對較短，但我們對其可靠性的要求卻絲毫不減，必須達到工業級自動化水準。”
倍福公司針對相關需求提供了理想的解決方案。其中，EtherCAT 和基于 PC 的控制技術為系統無縫運行與高度適應性提供了堅實的技術支撐。
工業自動化 — 安全性與靈活性相結合
Flyhouse 公司與倍福美國分公司及 ELPLANT 攜手設計新一代控制模塊。獲得 ISO 9001 資質認證的塞爾維亞系統集成商 ELPLANT，在工業自動化與娛樂設備應用領域貢獻了專業技術。
“就這個項目而言，倍福無疑是理想之選，因為鮮少有系統能夠提供如此模塊化、可靈活配置的架構。”ELPLANT 首席執行官 Aleksandar Arsić 表示。
“該系統采用了 TwinCAT PLC、NC PTP 運動控制、TwinSAFE 安全系統、廣泛的 EtherCAT 通信、TwinCAT PLC 可視化界面TwinCAT HMI、數據庫通信，以及通過 ADS 對接第三方應用（如 C# WPF，Windows Presentation Foundation）操作控制臺等解決方案。”
選擇模塊化設計方案的另一個關鍵推動因素是 EtherCAT 工業以太網系統，Aleksandar Arsić 解釋道：“這種實時通信技術使我們能夠精準配置拓撲結構，確保每個嵌入式控制器或其它 EtherCAT 設備都作為獨立的同步單元運行。”多數設備還配備了 EtherCAT P，實現單電纜傳輸數據和供電。這種配置使技術人員能夠在不中斷其它設備運行的情況下，移除或添加子模塊。除了卓越的速度和強大的診斷功能外，EtherCAT 還支持拓撲結構自由布局，提供熱插拔連接與設備自動尋址功能，顯著簡化了組件更換和即插即用安裝流程。
PAC NYC 后臺技術人員：（從左至右）The Chicago Flyhouse 公司的 Hunter Cole、Jon Weston 和 Mark Witteveen 與倍福美國分公司的 Jason Toon 會面。
Flyhouse 公司還通過 TwinSAFE 端子模塊實現了功能安全。該方案通過標準 EtherCAT 網絡和 Safety over EtherCAT (FSoE) 傳輸安全信息，替代傳統的獨立硬接線系統。除顯著減少布線工作，降低成本外，TwinSAFE 還簡化了可配置劇場方案的落地實施。
Flyhouse 公司在各劇場空間都部署了 Ease® 控制臺，通過操縱桿及搭載 TwinCAT HMI 的多點觸控可視化界面簡化了軸的操作。據 Mark Witteveen 介紹，出于安全考量，控制臺無法控制操作員視線范圍外的運動軸。因此，當升降墻體合并空間時，控制臺需要控制合并后大空間內的所有運動軸。同理，急停按鈕必須能夠即時制動合并空間內的所有運動，這意味著“母子機”架構必須能夠實時動態重構。“這個看似簡單的構想實施起來卻異常復雜。”Witteveen 坦言，“但借助 EtherCAT 的靈活性和 TwinCAT 的軟件能力，我們得以完美地完成這項任務。”
藝術與工程的奇妙共鳴
PAC NYC 的每一處細節都經過精心設計。建筑地基采用隔音技術，確保地鐵列車及其它地下活動不會影響觀眾的聽覺效果。外墻由超薄大理石磚和玻璃磚鋪設而成，白天，光線可以照射進來，待到夜幕降臨，整座劇院便如紐約城中的一座燈塔，熠熠生輝。大堂內設有一家明星主廚經營的餐廳和一座舞臺，每周大部分日子里，音樂家和其他藝術家們都會在此進行免費演出。
舞臺自動化系統同樣秉承了匠心獨運的設計理念。模塊化系統將持續支持升級迭代，依托具備可擴展性的前瞻性自動化平臺，整個升級過程無需對基礎設施進行大規模更換。相反，技術人員只需在軟件層面進行相應更改，或更換設備即可實現升級。這種方法不僅能夠降低成本，還可避免因組件停產導致的演出中斷風險。對于 Mark Witteveen 而言，確保演出順利進行始終是他最重要的目標。“當燈光漸暗，舞臺亮起，觀眾們的注意力只會聚集于藝術表演本身，根本不會關注演出是否運用了自動化技術。”他如此說道，“他們只是全身心地沉浸其中，完全被這魔法所吸引。這份震撼體驗讓所有付出都值得。”
關于德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術的德資企業，創立于 1980 年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者，倍福定義了自動化領域的許多標準，是國際標準的制定者和推動者。公司所生產的工業 PC、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控制系統，可為各個工控領域提供開放式自動化系統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構，加上全球的合作伙伴，業務遍及 70 多個國家和地區。
倍福于 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶于上海市北高新產業園區，現有員工 300 人，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用于風力發電、半導體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網于 2014 年成為中國國家推薦性標準，并已入編工信部的《國家智能制造標準體系建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基于 PC 的控制技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議，將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術基礎。
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