基于 PC 以及 EtherCAT 的復(fù)雜舞臺(tái)與劇院技術(shù) 在歌劇院與戲劇院上演的完美演出需要依賴超現(xiàn)代化的復(fù)雜舞臺(tái)系統(tǒng)和技術(shù)。為了滿足這些需求，德國紐倫堡戲劇院進(jìn)行了為期兩年的重新翻修與重建工作。整個(gè)舞臺(tái)設(shè)備的翻新工程由德國 TTS（Theatertechnische Systeme） 公司總承包， 這也是TTS公司首次完全采用德國倍福公司基于 PC 的控制技術(shù)和 EtherCAT 通信來完成復(fù)雜的項(xiàng)目。 紐倫堡國家戲劇院每周需舉行高達(dá) 14 場次的不同演出。只有憑借超現(xiàn)代化的舞臺(tái)技術(shù)，利用升降式的指揮臺(tái)，PC 控制的飛幕與轉(zhuǎn)盤，以及最先進(jìn)的照明技術(shù)，才可能實(shí)現(xiàn)如此高頻率的演出安排。出于這樣的考慮，劇院決定進(jìn)行全面的翻修：除了接待區(qū)域之外，還對劇院的坐席、觀眾席以及整個(gè)舞臺(tái)下方/上方的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行了翻修。德國 TTS 公司受委托實(shí)施從鋼筋結(jié)構(gòu)到電氣與控制裝置等方面的全部翻修工作。總部位于德國北部錫克的 TTS 公司致力于技術(shù)影院系統(tǒng)，20 多年來一直活躍于劇院和舞臺(tái)技術(shù)的研發(fā)，并且自 2002 年起開始使用德國倍福公司的組件產(chǎn)品。
EtherCAT – 高速以太網(wǎng)，可用作更高層的總線系統(tǒng) 舞臺(tái)的控制劃分為不同的任務(wù)區(qū)域和功能區(qū)域，而各種各樣的倍福工業(yè) PC 以及 EtherCAT 總線系統(tǒng)的使用則貫穿于這些區(qū)域。主控制器是一臺(tái) TTS PC，作為線纜冗余的 EtherCAT 主站實(shí)施。安全功能由專門為劇院設(shè)計(jì)的軟件進(jìn)行控制。后備主站 PC 采用的是倍福 C6340-0020 控制柜式工業(yè) PC，運(yùn)行的是 TwinCAT I/O 軟件，萬一主 PC 出現(xiàn)故障，會(huì)由該后備 PC 接管對 EtherCAT 冗余網(wǎng)絡(luò)的控制。主控制臺(tái)和輔助控制臺(tái)則采用 3 臺(tái)配有定制操作面板的倍福 C6920 控制柜式工業(yè) PC； 此外還有 4 臺(tái)工業(yè) PC，用于對舞臺(tái)下方/上方的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制。三臺(tái) CP6202 和 CP6207 面板式 PC 負(fù)責(zé)控制舞臺(tái)管理臺(tái)、主舞臺(tái)以及舞臺(tái)臺(tái)唇。平臺(tái)的下降由兩個(gè)配有分離式 15 英寸面板的 C6340控制柜式 PC 所控制。 舞臺(tái)區(qū)分布有超過 5000 個(gè) I/O 點(diǎn)，由 700 個(gè) EtherCAT 端子進(jìn)行監(jiān)視和控制， 這些端子又被劃分為 4 個(gè)獨(dú)立的 EtherCAT I/O 線束或者環(huán)網(wǎng)： 環(huán)網(wǎng)1：TTS 控制器（C6340 后備 PC），電纜冗余：82 臺(tái)裝置 環(huán)網(wǎng)2：TTS控制器（C6340 后備 PC），電纜冗余：153 臺(tái)裝置 環(huán)網(wǎng)3：帶有 TwinCAT 主站的倍福 C6340 IPC，電纜冗余：404 臺(tái)裝置 環(huán)網(wǎng)4：帶有 TwinCAT 主站的倍福 C6920 IPC：67 臺(tái)裝置 整個(gè)系統(tǒng)均可通過各個(gè)不同的控制臺(tái)（固定式，移動(dòng)式或者便攜式）進(jìn)行無線控制。只是版本不同。使用 8 個(gè)帶有觸摸屏功能的定制控制面板，其中一些面板配有集成式或者分離式的工業(yè) PC，顯示器尺寸范圍從 5.7 至 24 英寸不等。 隨著帷幕拉開的舞臺(tái)布景變換 舞臺(tái)完全重建以后，紐倫堡戲劇院目前具備 47 個(gè)機(jī)械吊機(jī)，10 個(gè)單點(diǎn)吊機(jī)以及 4 個(gè)下降式裝置（指揮臺(tái)），這些指揮臺(tái)互相之間均可獨(dú)立移動(dòng)。舞臺(tái)的總面積為 20m x 35m，其中的主區(qū)面積，包括四個(gè)可移動(dòng)的指揮臺(tái)，占據(jù)了 10.5 x 12m 的面積。每個(gè)指揮臺(tái)均配備有一個(gè)所謂的傾斜蓋，最多可以使得整個(gè)指揮臺(tái)表面傾斜 10 度。每個(gè)傾斜蓋配有7個(gè)電驅(qū)活門，可用于打開舞臺(tái)的地板。兩個(gè)下降式平臺(tái)放置于活門下方指揮臺(tái)的懸吊式小舞臺(tái)上。此外，還有一個(gè)可折疊的舞臺(tái)車，配有集成直徑 10 米、重 20 噸的轉(zhuǎn)盤。如果不需要使用轉(zhuǎn)盤車，可以將其折疊到舞臺(tái)的后方，并往上拉到停泊的位置。這里的提升/折疊操作是由一個(gè)提升能力為 60 噸的液壓缸來完成的。 舞臺(tái)的技術(shù)功能為各種藝術(shù)演出提供了新的可能性。舞臺(tái)的開放式轉(zhuǎn)換便是其中一個(gè)亮點(diǎn)，也就是說場景可以隨著帷幕的拉開而轉(zhuǎn)換。待帷幕完全拉開之后，技術(shù)人員可在操作界面上選擇先前所創(chuàng)建的舞臺(tái)運(yùn)動(dòng)序列（所謂的場景轉(zhuǎn)換），并執(zhí)行這些序列。 因此，只需輕輕點(diǎn)擊一下按鈕，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的舞臺(tái)運(yùn)動(dòng)。而且，所有的驅(qū)動(dòng)模式都是同步的，這就可以輕松實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)下方與上方機(jī)械設(shè)備之間的同步運(yùn)動(dòng)。“劇院工作人員十分重視控制器的安全性及其高可用性。為了確保遵循SIL 3 的安全要求，系統(tǒng)中使用了冗余配置的 EtherCAT 總線主站以及配備有冗余電纜的 EtherCAT” ，德國 TTS 項(xiàng)目經(jīng)理 Frank Kremer 解釋道。 EtherCAT 可提供精確的同步運(yùn)動(dòng)序列 對于每一個(gè)需要控制的驅(qū)動(dòng)器，無論是背幕吊機(jī)還是單點(diǎn)吊機(jī)，均設(shè)有一個(gè)軸裝式 PC；總共安裝有 70 個(gè) EtherCAT 驅(qū)動(dòng)器。TTS 的中央 PC 可對整個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行控制。每一個(gè)軸裝式 PC 均負(fù)責(zé)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)軸的定位和監(jiān)視，它們都可以通過總線系統(tǒng)接收到來自主站 PC 的驅(qū)動(dòng)命令以及整定值。“通過采用該全新一代的控制器，我們可以將 EtherCAT 作為總線系統(tǒng)貫穿使用。 EtherCAT 結(jié)合了高帶寬以及實(shí)時(shí)能力等優(yōu)點(diǎn)，并具備電纜冗余性的特點(diǎn)，這使其能夠同步地控制驅(qū)動(dòng)器，具有極高的可用性”，F(xiàn)rank Kremer 評論道。 雙通道主站 PC 可以計(jì)算來自各個(gè)控制臺(tái)的輸入數(shù)據(jù)， 處理來自各個(gè)驅(qū)動(dòng)手柄的驅(qū)動(dòng)命令。它還能夠?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到軸裝式 PC，并控制整個(gè)控制器之間的數(shù)據(jù)通信，使其嚴(yán)格按照特定的運(yùn)動(dòng)序列和軸定位執(zhí)行運(yùn)動(dòng)輸出。主站 PC 可以同步控制舞臺(tái)上方與下方的機(jī)械設(shè)備的軸，比如同步驅(qū)動(dòng)指揮臺(tái)以及?？吭谥笓]臺(tái)上的背幕吊機(jī)。 一切都一目了然 “總的來說，所安裝的新舞臺(tái)設(shè)備完全滿足了我們的要求和功能”紐倫堡戲劇院的舞臺(tái)總監(jiān) Florian Steinmann 很肯定地說，“由于這些精心設(shè)計(jì)的舞臺(tái)裝飾以及日益復(fù)雜與數(shù)量龐大的舞臺(tái)區(qū)域變換，新舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備讓我們?yōu)槿蘸蟮难莩鲎鲎懔藴?zhǔn)備。使用24寸的顯示屏，無 需滾屏即可瀏覽整個(gè)舞臺(tái)的概覽。因此，這一套復(fù)雜系統(tǒng)的操作與監(jiān)控也變得更為簡單，更具用戶友好性。” 德國TTS影院技術(shù)系統(tǒng)公司網(wǎng)址 www.ttssyke.de 紐倫堡戲劇院網(wǎng)址 www.staatstheater-nuernberg.de