位于马里兰州柯蒂斯湾的 Image Engineering 公司为顶级乐队设计出了令人叹为观止的烟火特效。音乐、灯光、激光与火焰交织融合，为观众营造沉浸式演唱会体验。为实现特效的实时同步控制并确保随时一键中止，该公司采用了倍福的集成式控制与安全技术。
Image Engineering 公司近年来持续为多场顶级演唱会提供幕后核心技术支持，其中最引人注目的当属 2023 年重金属摇滚乐队 Disturbed 的“Take Back Your Life”巡回演唱会以及 2024 年跨西伯利亚乐团“The Lost Christmas Eve”冬季巡演。Image Engineering 公司的专业团队指出，他们通过将先进的自动化控制技术融入项目中，不断突破特效技术的边界。以工程创新为核心的发展理念推动了公司自身的成长。“公司所有者均为工程师出身，自创立之初，工程创新就是我们的立身之本。”Image Engineering 公司运营副总裁 Ian Bottiglieri 强调道，“这正是我们在现场演出活动领域脱颖而出的核心优势所在。”
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工程师们的“烈火淬炼”
Image Engineering 团队在“火蛇”的各个方面投入了大量研发精力。这其中包括研究如何在高达 22 psi 的压力下安全地输送适量丙烷，并且无论“火蛇”处于何种方位，都能保持指示灯的稳定。“火蛇”的设计需要将传统的燃烧条替换为先进、灵敏的燃烧器，以呈现更具动感的火焰效果。由此研发而成的线性燃烧系统能够营造出一面 3.35 米高的火墙，并能按比例控制火焰高度与形态（1.2 至1.8 米）。此外，两个大型爆破阀还能产生翻滚的火球。
“火蛇”装置必须具备紧凑且模块化的特点，以便在各场演出中能够轻松运输、组装，并与现有的舞台结构无缝集成。自动化与安全系统对于操控复杂的火焰特效、并向当地安全监督部门提供安全保证而言至关重要。在与倍福娱乐行业团队进行多次商讨后，Image Engineering 决定与自动化专家携手合作，将“火蛇”设想变为现实。他们计划采用先进的基于 PC 的控制技术，并搭配由 EtherCAT 工业以太网支持的 TwinSAFE 集成式安全解决方案，这是因为，相较于传统控制技术，该方案具有更为突出的灵活性优势。
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“火蛇”惊艳亮相
在 Disturbed 乐队的巡演中，“火蛇”必须根据演出曲目动态变换形态。乐队刚开始演奏时，“火蛇”会慢慢苏醒，逐渐呈现出更具动感的动态效果。为实现预期效果，五个分段式的“火蛇”单元被固定在一个定制的桁架结构上，该桁架结构配备了五个绞盘，能够精准调整每个单元的角度。各单元之间保留一厘米（半英寸）的间隙，这一设计既确保了每个都单元能够自由移动，又能让线性火焰效果呈现出连贯且无间断的视觉观感。
Image Engineering 公司设计的巡演蓄能系统（TAS）负责将丙烷从液态转化为气态，并将其输送到特效喷头。当“火蛇”被调整至 45 或 50 度的倾斜角度时，燃料和火焰的表现会发生显著变化，在此情形下，控制系统必须精准控制特效效果，同时全方位确保运行安全。
倍福系统极具灵活性，不仅能够满足火焰特效系统的基础标准， 例如美国国家消防协会（NFPA）160 标准中的各项规定，还能在美国众多地方辖区达到更为严苛的标准要求。”
—— Image Engineering 研发与集成总监
Nick Hock
火蛇”装置配备了众多安全措施，以确保演出万无一失，这些安全措施通过 TwinSAFE I/O 端子模块无缝集成至控制平台。只需按下急停按钮，便可让整个装置停止运行，操作人员只需扫一眼控制台，就能实时掌控所有安全相关的状态信息。“当地消防部门观看了安全系统演示，并亲眼见证，只需按下按钮，整个‘火蛇’装置就能平稳受控地停止运行，这让他们感到极为安心。”Hock 解释道。
安装在“火蛇”装置便携式控制箱内的 CX5140 和 CX8190 嵌入式控制器分别用作主控制器和备用控制器，直接连接 EtherCAT I/O 模块。EtherCAT 及 Safety over EtherCAT（FSoE）用于实现整个系统的实时通信与同步，包括安全设备、照明设备及其它舞台特效装备。
对我们而言，实时性能至关重要，因为我们必须要与乐队的音乐节奏以及灯光效果保持完美同步。哪怕只是相差几毫秒的不同步，观众都会察觉到。而 EtherCAT 这样成熟的技术能够确保‘火蛇’与音乐保持完美同步。”
—— Image Engineering 研发与集成总监
Nick Hock
03
演出必须照常进行
自“火蛇”装置完工以来，它便满足了 Disturbed 乐队和跨西伯利亚乐团多次巡演期间快速搭建与拆除的要求。例如，Image Engineering 公司负责同时将多台“火蛇”装置运往美国东海岸和西海岸，在短短 40 天内助力跨西伯利亚交响乐团完成了 56 场演出。
倍福系统能够在极端高温的环境温度下可靠运行，这成为了其在巡演中的另一大关键优势，尤其是在夏季举办的音乐会中。“嵌入式控制器硬件的耐热性能令人惊叹。”Image Engineering 公司工程副总监 Claire Bowman 表示，“我们之前在拉斯维加斯使用过其它嵌入式系统，当屋顶温度高达49°C（120°F）时，这些系统会出现性能问题，倍福系统始终能稳定可靠地运行，从未掉过链子。”
除了极端气候条件外，不同城市的供电稳定性差异也是 Image Engineering 公司关切的重点。“在巡演的不同站点，我们的设备遭遇了严重的电源质量问题。”Bowman 指出，”这些状况总会在最关键时刻导致严重的性能故障。不过，在倍福团队的故障排除协助下，以及配备 EtherCAT 接口的e PS2001 电源，我们成功解决了这一问题，无论输入电源质量如何，都能确保可靠的供电。此外，我们还安装了一个 CU8110 大容量电容式不间断电源 (UPS)，确保我们的配电系统稳定可靠。”
“如今，借助 EtherCAT 技术，我们具备了卓越的故障排查能力。”Nick Hock 说道，“我们只需查看‘火蛇’装置的 HMI，就能知道哪些节点连接正常，哪些节点需要排查故障。EtherCAT 能够精准定位系统中任何故障的确切源头。以往需要数小时才能解决的问题，现在通过 EtherCAT 与 TwinCAT 仅需几分钟就能轻松搞定。”
倍福与 Image Engineering 团队成语（从左至右）：区域销售工程师 Jay McNeil（倍福美国分公司）；运营副总裁 Ian Bottiglieri、工程副总监 Claire Bowman、研发与集成总监 Nick Hock（均来自 Image Engineering）；系统应用工程师 Arthur Peterson 与娱乐设备行业专家 Jason Toon（均来自倍福美国分公司）
“火蛇”再掀热潮
“火蛇”装置赢得了观众、演员以及业内专家的一致赞誉。“Disturbed 乐队成员们对它爱不释手，观众反响也极为热烈。”Nick Hock 高兴地说道，“所有人都对它一见倾心。”2024 年，这一认可达到了顶峰 — Image Engineering 的姐妹公司 Image SFX 荣获年度烟火特效企业帕内利奖。帕内利奖是现场活动公司在业内能够获得的最高荣誉。
与倍福的合作让 Image Engineering 得以不断突破烟火特效领域原有的技术边界。如今，“火蛇”装置既可做为标准解决方案进行部署，也能根据不同的演出需求进行高度定制化配置。此外，它还能轻松与娱乐设备行业广泛使用的其它舞台控制系统无缝集成。
关于德国倍福
倍福（Beckhoff）是一家专注于自动化新技术的德资企业，创立于1980年，总部位于德国威尔市。作为全球自动化技术的驱动者，倍福定义了自动化领域的许多标准，是国际标准的制定者和推动者。公司所生产的工业 PC、I/O 和现场总线组件、驱动技术、自动化软件、无控制柜解决方案以及工业图像解决方案既可作为独立的组件使用，也可将它们集成到一个完整的控制系统中，适用于各个行业领域。经过40多年的发展和努力，倍福已在世界各地设立40家分支机构，加上全球的合作伙伴，业务遍及75个国家和地区。
倍福于1997年进入中国市场，中国区总部落户于上海市北高新产业园区，现有员工350人，办事处遍及国内30座大中城市。创新产品和解决方案广泛应用于半导体、光伏太阳能、风力发电、锂电池制造、电子制造、汽车制造、机器人、数控机床、包装机械、烟草机械、塑料加工、物流输送、流程工业以及智能建筑等众多领域。
公司倾力推广的 EtherCAT 实时工业以太网于2014年成为中国国家推荐性标准，并已入编工信部的《国家智能制造标准体系建设指南》。作为一家技术驱动型公司，倍福一直注重在技术上寻求突破创新，在业内享有“创新引擎”的美誉。倍福基于PC的控制技术具有良好的开放性，它支持所有主流的工业通信协议，将IT技术、互联网和自动化技术完美融合在一起，为实现工业 4.0 和智能制造奠定了坚实的技术基础。
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