Flexible Automatisierung im PAC NYC bereitet jeder Geschichte eine Bühne
Das Perelman Performing Arts Center in New York (PAC NYC) bietet den Besuchern ein wahrhaft einzigartiges Theatererlebnis. Seine drei Theatersäle sind mit moderner Bühnentechnik äußerst wandelbar. Die nötige Flexibilität und Zuverlässigkeit für den Umbau von Wänden, Böden und Kulissen je nach Spielplan bietet die modulare Automatisierungstechnik von Beckhoff.
Das PAC NYC befindet sich am Fuße des One World Trade Center in Manhattan gegenüber des 9/11 Memorial & Museum. Es bietet ein ähnliches Programm wie andere große Theater in New York City, doch seine Aufgabe ist es, insbesondere der Gemeinschaft zu dienen. „Das PAC NYC ist ein Ort der Verarbeitung“, sagt Miranda Palumbo, Direktorin für digitale Inhalte im PAC NYC. „Da wir uns auf dem Gelände des World Trade Center befinden, liegt es in unserer Verantwortung, allen Menschen zu helfen, das Leben zu feiern.“
Der Spielort verfügt über drei Säle, die sich in über 60 Konfigurationen flexibel kombinieren oder aufteilen lassen. Die Technik hinter den Kulissen ermöglicht auch dynamische Bühnenbildwechsel oder lässt Darsteller durch die Luft fliegen. „So können wir drei verschiedene Stücke gleichzeitig aufführen oder auch nur eines“, erklärt Miranda Palumbo.
Um die notwendige Technik für die Aufführungen bereitzustellen, beauftragte PAC NYC The Chicago Flyhouse, Inc. und seinen Programmierpartner ELPLANT mit der Implementierung einer sicheren, zuverlässigen und flexiblen Bühnenautomatisierung. Flyhouse liefert Rigging, Hebevorrichtungen und Artisten-Flugsysteme für Veranstaltungsorte auf der ganzen Welt – von Krankenhäusern und Schulen bis hin zu Theatern und Arenen.
Hochmoderne Bühnentechnik für einmaliges Projekt gesucht
„Das Perelman war ein einzigartiges und aufregendes Projekt“, sagt Mark Witteveen, Gründer und Projektleiter bei Flyhouse. „In New York City werden nur selten neue Theater gebaut, insbesondere im Financial District von Manhattan. Außerdem wollten das Designteam und die Berater einen sehr flexiblen Raum entwickeln.“ Dafür setzte Flyhouse sein verteiltes „MoM-and-Kid“-Steuerungskonzept ein. Dabei kommuniziert ein zentraler Server (Master of Machines, MoM) mit verteilten Modulen (Kids). Die mehr als 30 Kid-Module im PAC NYC verfügen jeweils über einen eigenen Beckhoff Embedded-PC CX9020 und EtherCAT-I/Os für die Steuerung der ZipLift-Hebezeuge und anderen Geräte von Flyhouse. Die Module können leicht bewegt, an andere Hebezeuge angeschlossen oder für Wartungsarbeiten ausgetauscht werden.
Die große Anzahl von Kid-Modulen und der dazugehörigen Bewegungsachsen im gesamten Theaterbereich stellte hohe Anforderungen an die Vernetzung. So musste die Flyhouse-Technik mit den Lösungen anderer Anbieter verbunden werden, z. B. mit den Systemen zum Heben und Senken der massiven Wände oder zum Ändern der Bodenkonfiguration (flach oder treppenförmig). Die Sicherheitszonen mussten zudem dynamisch anpassbar sein, um die Sicherheit von Menschen und Geräten zu gewährleisten, wenn Räume sich verändern.
„Ein einziges Bauteil, das sich nicht verhält wie vorgesehen, kann den Ruf von zehn Jahren zerstören, daher ist es wichtig, mit den richtigen Anbietern zusammenzuarbeiten“, sagt Mark Witteveen. „Auch wenn die Nutzungsdauer in Theatern relativ kurz ist, brauchen wir die Zuverlässigkeit, die industrielle Automatisierung mit sich bringt.“ Hier lieferte Beckhoff eine ideale Lösung. Die EtherCAT- und PC-basierte Steuerungstechnik bietet die Grundlage für einen unterbrechungsfreien Betrieb und eine hohe Anpassungsfähigkeit. „Wir bieten Technologien an, die zur Maschinensteuerung entwickelt wurden, aber in der Unterhaltungsindustrie sofort einsetzbar sind“, sagt Jason Toon, Entertainment Industry Specialist bei Beckhoff USA.
Industrielle Automatisierung – mit Sicherheit flexibel
Bei der Entwicklung der Steuerungsmodule arbeitete Flyhouse mit Beckhoff USA und dem Partner ELPLANT zusammen. ELPLANT, ein Systemintegrator mit Sitz in Serbien, brachte sein Fachwissen in den Bereichen Industrieautomatisierung und Unterhaltungsanwendungen ein. „Für dieses Projekt war Beckhoff zweifellos die logische Wahl, da nur wenige Systeme eine so modulare und konfigurierbare Architektur bieten“, sagt Aleksandar Arsić, Geschäftsführer von ELPLANT. „Wir haben TwinCAT PLC, NC PTP für Motion Control, TwinSAFE-Sicherheitskomponenten, umfangreiche EtherCAT-Kommunikation, TwinCAT PLC HMI, TwinCAT HMI, Datenbankkommunikation und ADS mit Anwendungen von Drittanbietern, wie z. B. C#-WPF (Windows Presentation Foundation)-Bedienkonsolen und ähnliche Lösungen, verwendet.“
Ein weiterer Schlüsselfaktor für das modulare Design war das Industrial-Ethernet-System EtherCAT, erklärt Aleksandar Arsić: „Diese Echtzeitkommunikation ermöglichte es uns, die Topologie so zu konfigurieren, dass jeder Embedded-PC oder jedes andere EtherCAT-Gerät als unabhängige Synchronisationseinheit arbeitet.“ Ein Großteil der Geräte nutzt zudem EtherCAT P, das Daten und Energie auf einem Kabel vereint. Diese Konfiguration ermöglicht es Technikern, Kid-Module zu entfernen oder hinzuzufügen, ohne die anderen Module offline zu nehmen. Neben der hohen Geschwindigkeit und robusten Diagnose bietet EtherCAT eine freie Topologiewahl. Hot-Connect-Funktionalität und die automatische Adressierung von Geräten vereinfachen den Komponentenaustausch und die Plug-and-Play-Installation.
Daneben setzt Flyhouse auf die Integration funktionaler Sicherheit mit TwinSAFE-Klemmen. Sicherheitsinformationen werden per Safety over EtherCAT (FSoE) über das Standard-EtherCAT-Netzwerk übertragen statt über ein separates, festverdrahtetes System. Neben der Reduzierung des Verdrahtungsaufwands und der Kosten vereinfacht TwinSAFE die Umsetzung des konfigurierbaren Konzepts.
Flyhouse setzte seine Ease®-Steuerungskonsole in jedem Theatersaal ein, welche die Bedienung der Achsensteuerung per Joystick und Multitouch-Bildschirm über eine mit TwinCAT HMI entwickelte Visualisierung ermöglicht. Laut Mark Witteveen können die Konsolen aus Sicherheitsgründen nicht auf Achsen außerhalb der Bedienersichtweite zugreifen. Wenn also Wände hochgezogen werden, um Räume zu kombinieren, müssen die Konsolen nun alle Achsen in diesem größeren Raum steuern. Ebenso müssen die Not-Halt-Tasten bei Bedarf alle Bewegungen in den kombinierten Räumen stoppen, was bedeute, dass sich die MoM-and-Kid-Architektur im Handumdrehen ändern müsse. „Die scheinbar einfache Idee erwies sich als unglaublich komplex in der Umsetzung“, sagt Mark Witteveen. „Aber mit der Flexibilität von EtherCAT und den Softwarefunktionen von TwinCAT gelang es uns ohne Abstriche.“
Magische Verbindung aus Kunst und Technik
Jeder Aspekt des PAC NYC ist mit Bedacht gewählt. Das Fundament des Gebäudes ist akustisch isoliert, um sicherzustellen, dass U-Bahn-Züge und andere unterirdische Aktivitäten die Aufführungen nicht stören. Die dünn geschnittenen Marmor- und Glasplatten in den Außenwänden lassen tagsüber Sonnenlicht herein und abends das beleuchtete Theater im Stadtbild erstrahlen. Im Foyer befindet sich ein Restaurant mit einem Starkoch sowie eine Bühne, auf der an den meisten Tagen der Woche Musikgruppen und andere Künstler kostenlos auftreten.
Die Automatisierung der Bühnentechnik musste ebenso durchdacht sein wie alles andere. Das modulare System unterstützt weitere Upgrades, wofür durch die skalierbare, zukunftssichere Automatisierung keine neue Infrastruktur erforderlich ist. Änderungen können die Techniker einfach in Software ausführen oder ein Gerät durch ein neueres austauschen. Dieser Ansatz vermeidet nicht nur Kosten, sondern auch unerwünschte Unterbrechungen. Für Mark Witteveen ist es das wichtigste Ziel, dass die Show weitergeht. „Wenn die Lichter erlöschen und die Bühne zum Leben erwacht, denkt das Publikum nicht an die Automatisierung“, sagt er. „Sie tauchen einfach in die Magie ein. Dieses Erlebnis macht die ganze Mühe wert.“
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