西班牙拉古納大學下屬機構加那利天體物理研究所（IAC，全稱：加那利群島天體物理研究所）在加那利群島運營著兩座天文台：拉帕爾瑪島穆查丘斯羅克天文台與特內裏費島泰德天文台。倍福基於 PC 的控製係統和運動控製方案為天體物理學家突破太空探索邊界提供了重要技術支撐。
IAC 與倍福的合作始於十二年前，雙方共同為特內裏費島 Q-U-I 聯合實驗室計劃（QUIJOTE I）首台望遠鏡提供技術支持。該項目的目標是測定宇宙微波背景輻射 (CMB) 的偏振特性，精確分析 10 至 42 GHz 頻(pin)段(duan)內(nei)星(xing)係(xi)及(ji)星(xing)係(xi)際(ji)物(wu)質(zhi)的(de)輻(fu)射(she)機(ji)製(zhi)，並(bing)藉(ji)此(ci)探(tan)尋(xun)宇(yu)宙(zhou)大(da)爆(bao)炸(zha)的(de)痕(hen)跡(ji)。倍(bei)福(fu)當(dang)時(shi)被(bei)選(xuan)為(wei)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)技(ji)術(shu)合(he)作(zuo)夥(huo)伴(ban)，至(zhi)今(jin)仍(reng)是(shi)倍(bei)受(shou)信(xin)賴(lai)的(de)長(chang)期(qi)合(he)作(zuo)夥(huo)伴(ban)。
01
運動控製與 EtherCAT 技術協同實現高精度控製
望遠鏡控製係統采用 TwinCAT 2 NC PTP 和 C5102 19 英寸抽拉式工業 PC，可精確控製望遠鏡的方位角和仰角。除望遠鏡控製所需的數字量和模擬量輸入輸出外，係統還通過 EL6688 (IEEE 1588/PTP) 通信接口實現了精確時間協議的編程與部署。該 EtherCAT 端子模塊作為 IEEE 1588 同步係統中的設備節點，支持 PTPv1（IEEE 1588-2002）和 PTPv2（IEEE 1588-2008）兩種協議。“時鍾同步對於實現望遠鏡與觀測的恒星和星係運動的精確同步至關重要。”IAC 工程總監 Jose Miguel Herreros shuodao。lingyidatiaozhanzaiyushixianzhouzaijidisuyugaosugongkuangxiadenamijiyundongkongzhijingdu。youyufangweizhouzhiquxitongdezhuandongguanlianghenda，dangshibudebuduisuoshiyongde AX2000 伺服驅動器的速度控製器做了大量調參工作。倍福銷售經理 Roberto Iraola 回憶並補充道：“這是項目成功的關鍵所在。”
繼該項目後，團隊又研製了用於 TFGI（30-40 GHz 頻段觀測儀）的 QUIJOTE II 望遠鏡，該望遠鏡由 30 台接收機組成，且已采用 AX5000 數字式緊湊型伺服驅動器。倍福與西班牙 IDOM 公司密切合作，共同完成了這兩台望遠鏡的研製工作，而控製軟件部分則由 IAC 技術團隊自主開發完成。2022 年，兩套控製係統全麵升級至 TwinCAT 3 軟件平台，並同步部署了 C5240 19 英寸抽拉式工業 PC。
我們目前正與倍福合作開展多個項目，例如用於極大望遠鏡 (ELT) 的‘Harmoni’項目、程控望遠鏡以及安裝在這些望遠鏡上的各類儀器。”
—— Jose Miguel Herreros
02
全麵現代化升級
特內裏費島泰德天文台的卡洛斯-桑切斯望遠鏡（TCS）和 IAC80 望遠鏡目前仍由天文學家使用上世紀 90 年代開發的計算機應用程序進行手動控製。除運動控製外，這些應用程序還負責控製圓頂、天窗、閘門和防護蓋等子係統，並實時監測氣象站、警報和 GPS 信號。該控製係統最初由一台配備插卡的 PC 構成，用於與各個子係統通信。係統操作通過另一台 PC 實現，它通過 RS232 串口與控製計算機進行通信。盡管已經實施部分現代化升級措施，但該控製係統仍有大部分組件沿用了現已完全淘汰的技術架構。
一個於 2019 年年中啟動、目mu前qian仍reng在zai進jin行xing中zhong的de項xiang目mu旨zhi在zai將jiang這zhe些xie望wang遠yuan鏡jing控kong製zhi係xi統tong升sheng級ji，配pei備bei更geng為wei現xian代dai化hua且qie可ke靠kao的de軟ruan硬ying件jian，並bing在zai升sheng級ji過guo程cheng中zhong部bu署shu先xian進jin的de遠yuan程cheng控kong製zhi功gong能neng。這zhe一yi麵mian向xiang未wei來lai的de高gao級ji控kong製zhi軟ruan件jian將jiang基ji於yu ROS（機器人操作係統）開源框架開發，而其底層控製架構則將采用倍福的 EtherCAT 和 TwinCAT 3。為wei將jiang技ji術shu風feng險xian對dui項xiang目mu的de影ying響xiang降jiang至zhi最zui低di，研yan發fa團tuan隊dui開kai發fa了le一yi個ge望wang遠yuan鏡jing仿fang真zhen係xi統tong。該gai係xi統tong不bu僅jin能neng夠gou完wan整zheng複fu現xian望wang遠yuan鏡jing驅qu動dong係xi統tong與yu數shu據ju網wang絡luo的de物wu理li特te性xing，更geng為wei新xin係xi統tong的de研yan發fa和he驗yan證zheng構gou建jian了le一yi個ge虛xu擬ni測ce試shi環huan境jing。根gen據ju實shi施shi規gui範fan，新xin係xi統tong必bi須xu經jing過guo多duo輪lun虛xu擬ni測ce試shi後hou，才cai可ke部bu署shu到dao望wang遠yuan鏡jing實shi體ti設she備bei中zhong。同tong步bu推tui進jin的de還hai有you一yi項xiang專zhuan項xiang技ji術shu驗yan證zheng，重zhong點dian評ping估gu了le TwinCAT Vision 在天文望遠鏡自動尋星係統中的技術適配性。一款自動尋星係統已被選定用於測試，且該係統還可應用於其它望遠鏡跟蹤係統。
03
不同地點，同一技術
坐落於塔武連特山國家公園邊緣的穆查丘斯羅克天文台（ORM）位於加拉菲亞市（位於拉帕爾馬島）海拔 2396 米處，配備了世界級的、最zui完wan備bei的de天tian文wen望wang遠yuan鏡jing設she備bei。該gai天tian文wen台tai擁yong有you得de天tian獨du厚hou的de大da氣qi透tou明ming度du和he遠yuan離li光guang波bo幹gan擾rao的de地di理li優you勢shi，為wei天tian文wen學xue研yan究jiu提ti供gong了le理li想xiang的de觀guan測ce條tiao件jian。正zheng因yin如ru此ci，這zhe片pian土tu地di不bu僅jin見jian證zheng了le多duo個ge有you史shi以yi來lai規gui模mo最zui為wei壯zhuang觀guan的de望wang遠yuan鏡jing項xiang目mu的de誕dan生sheng，更geng孕yun育yu了le新xin一yi代dai切qie倫lun科ke夫fu望wang遠yuan鏡jing，這zhe些xie尖jian端duan設she備bei能neng夠gou捕bu捉zhuo超chao高gao能neng伽jia馬ma射she線xian，為wei人ren類lei探tan索suo宇yu宙zhou奧ao秘mi提ti供gong新xin的de途tu徑jing。
該天文台運行著目前全球最大的光學與紅外望遠鏡 — 加那利大型望遠鏡（Gran Telescopio de Canarias，簡稱 GTC），並配備二十餘台其它望遠鏡和天文設備，主要用於夜間觀測、機器人自動觀測、太陽觀測和涉及高能天體的物理觀測。這些望遠鏡已在宇宙探索領域取得重大突破：例如，探測到了距離最遙遠的星係，證實了黑洞的存在以及宇宙在加速膨脹。
鏡麵直徑達 10.4 米的 GTC 是該天文台最大的望遠鏡。GTC 於 1994 年提出設想，曆經 15 年，於 2009 年正式投入科學運行。由於當時采用的控製係統技術逐漸過時，現已全麵升級為基於 PC 的控製係統。此次技術升級契機更推動了樓宇自動化和智能照明係統等子係統的整合。
這些子係統的成功部署得益於倍福基於 PC 的開放式控製技術及其在樓宇自動化領域的技術積澱。”
—— Roberto Iraola
超級天文望遠鏡
倍福和 GTC 之間的密切合作不僅涉及現代化改造，還延伸至諸如儀器校準模塊（ICM）等新技術的開發。使用 ICM 來校準科學儀器是一種常見做法。在 GTC 中(zhong)，該(gai)係(xi)統(tong)由(you)一(yi)係(xi)列(lie)具(ju)有(you)特(te)定(ding)波(bo)長(chang)的(de)燈(deng)組(zu)以(yi)及(ji)一(yi)個(ge)拋(pao)物(wu)麵(mian)反(fan)射(she)鏡(jing)定(ding)位(wei)裝(zhuang)置(zhi)構(gou)成(cheng)，該(gai)拋(pao)物(wu)麵(mian)反(fan)射(she)鏡(jing)可(ke)將(jiang)光(guang)線(xian)反(fan)射(she)到(dao)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)主(zhu)鏡(jing)麵(mian)上(shang)。基(ji)於(yu) PC 的控製技術用於控製 ICM 的光譜燈和白熾燈，並調節這些燈的亮度。此外，還部署了一個 CANopen 接口（主站），用於與現有的 CANopen 基礎設施協同運行。
隨後，又於 2018 年推出了另一款校準模塊：ICM-FC。在此項目中，TwinSAFE 用於防止反射鏡移動，並在有人靠近時控製照明強度。此外，該 ICM 還負責控製空心陰極燈的電源。倍福技術在其它項目中亦得到應用，如氦氣罐壓縮機及其製冷劑的監測和控製。
關於德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注於自動化新技術的德資企業，創立於 1980 年(nian)，總(zong)部(bu)位(wei)於(yu)德(de)國(guo)威(wei)爾(er)市(shi)。作(zuo)為(wei)全(quan)球(qiu)自(zi)動(dong)化(hua)技(ji)術(shu)的(de)驅(qu)動(dong)者(zhe)，倍(bei)福(fu)定(ding)義(yi)了(le)自(zi)動(dong)化(hua)領(ling)域(yu)的(de)許(xu)多(duo)標(biao)準(zhun)，是(shi)國(guo)際(ji)標(biao)準(zhun)的(de)製(zhi)定(ding)者(zhe)和(he)推(tui)動(dong)者(zhe)。公(gong)司(si)所(suo)生(sheng)產(chan)的(de)工(gong)業(ye) 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、相互兼容的控製係統，可為各個工控領域提供開放式自動化係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，加上全球的合作夥伴，業務遍及 70 多個國家和地區。
倍福於 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶於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於風力發電、半導體、光伏太陽能、電子製造、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 實時工業以太網於 2014 年成為中國國家推薦性標準，並已入編工信部的《國家智能製造標準體係建設指南》。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。倍福基於 PC 的控製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 和智能製造奠定了堅實的技術基礎。
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