位于西班牙阿拉貢自治區南部的Observatorio Astrofísico de Javalambre（OAJ）是一個非常獨特的天文研究設施，它于2015 年投入運營。天文臺由CEFCA 基金會負責運營，主要研究對象是光度觀測數千平方度的天體。兩架具有超大口徑廣角的Javalambre 天文望遠鏡將使得首次記錄億萬個星系的位置及它們的發展情況成為可能，提供第一幅完整的宇宙3D 地圖。為了確保高品質和高效率，望遠鏡由基于工業PC 控制平臺的機器人協助運行.

Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón 或簡稱為CEFCA，是一座研究星系和宇宙學發展的國家級研究所。其總部位于西班牙特魯埃爾，距離建造在海拔高度1957 米的“Pico del Buitre”上的OAJ 基地大約40 公里。天文臺配有兩架天文望遠鏡：一架鏡面直徑為2.55 米及視場3 度的望遠鏡JST/T250，以及一架鏡面直徑83 厘米及視場2 度的JAST/T80。在QAJ 進行的天體觀測得出的所有數據都通過無線通訊發送到特魯埃爾的主服務器中。

建造在海拔高度1957 米處的El Pico del Buitre 上的Observatorio Astrofísico de Javalambre 是一個設計用來使用兩架具有超大口徑廣角的天文望遠鏡觀測天體的天文設施。

EtherCAT 網絡連接所有系統及子系統

天文臺的控制系統使用一臺C6640 工業PC 作為主控制平臺，各個CX5000 系列的嵌入式控制器用作分布式控制平臺。PC 平臺確保可靠控制、監控和管理天文臺中安裝的所有系統及子系統。這些系統根據它們在天文臺內的位置被分為五組：綜合大樓（主PLC）、T080 望遠鏡（B080）、監控室（BMON）、T250 望遠鏡（B250）以及主綜合樓（主服務器機架）（見圖1）。主控制室位于主綜合大樓中，用于總體控制包括天文臺在內的所有系統。盡管兩架望遠鏡可以通過主控制室控制，但本地控制室可以執行諸如調試、維護或其它技術工作等特殊任務。

圖1：基于PC 的平臺用于精密監控和管理天文臺內安裝的所有系統及子系統，它們根據天文臺內的具體位置被分為五組所有控制節點—綜合大樓（主PLC），T080 望遠鏡（B080），監控室（BMON），T250 望遠鏡（B250）和主綜合大樓（主服務器機架）—通過采用環形拓撲結構的EtherCAT以及采用星型拓撲結構的以太網網絡連接。

所有控制節點都通過采用環形拓撲結構的EtherCAT 以及采用星型拓撲結構的以太網網絡連接。后者通過EtherCAT Automation Proto-col（EAP）協議連接到在天文臺的EtherCAT 網絡中的C250 攝像頭的控制單元。通訊通過使用EtherCAT 或Ethernet 協議的光纖電纜實現。EtherCAT 的高帶寬使得每個周期都能輸送一次狀態信息。位于特魯埃爾的CEFCA 內設有一個遠程控制中心，可以從這里管理、控制和運行天文臺。OAJ 狀態實時顯示在一面視頻墻上。

嵌入式控制器便于實現復雜的望遠鏡控制

這兩架望遠鏡中較小的一架，即T80，用于執行一些被稱為JAST（一開始計劃為J-PLUS）的天體觀測任務，它是一項預計在兩到三年時間內完成多波段光度觀測整個天體的任務。結果將用于支持校準通過JST/T250 望遠鏡進行的J-PAS 天體物理學觀測。在未來五年內，T250 望遠鏡將需要觀測800 平方度或整個天體的五分之一。

T250上安裝的是一臺專為光度監控北部天體設計的JPCam 廣角相機，它由機械的濾鏡快門單元和攝像系統構成。后者由冷卻和真空系統、CCD 探測器視場、一個光控入射窗及電子元器件構成。濾鏡插件、快門以及連接望遠鏡的接口構成該單元的機械基礎。共有四臺CX5020 嵌入式控制器用于控制光學鏡頭、照相機和安裝有照相機的六足機器人（見圖2）。照相機乙二醇水溶液的溫度調節控制也由一臺嵌入式控制器、EtherCAT 從站模塊和內聯的EtherCAT 端子模塊實現。冷卻系統確保所有熱量都從系統中排出，包括電子元器件和快門，以便讓相機保持在恒溫條件下。這樣可以防止照相機元件由于熱脹冷縮而造成不規則成像。

圖2：與拍照控制系統通過以太網連接的天文臺網絡控制架構。有些子系統在這里沒有顯示，如照相機冷卻水、用于T250 鏡子的鋁室以及用于潔凈室的HVAC 控制系統

圓頂控制—整個自動化領域

T250 望遠鏡的圓頂高度幾乎達到13 米，重17 噸。它的控制由一臺裝有TwinCAT 2 NC PTP 軟件的CX5020 嵌入式控制器實現。基于PC 的緊湊型控制器負責控制速度達到27 米/分鐘的俯仰運動、擋風窗和觀測窗的開關以及圓頂的旋轉運動。整個系統通過倍福集成有安全選項卡的AX5xx 系列伺服驅動器和伺服電機驅動。安全I/O 也可以通過TwinSAFE 端子模塊無縫集成到控制系統中。CX5020 通過PROFIBUS 與一個滑環系統以及另一臺安裝在圓頂下面固定部分的CX5020 連接。

鏡面維護需要高精度輸送

T250 望遠鏡的鏡面直徑為2.55 米—精密儀器表面必須以極高的精度打磨，以確保盡可能地縮小反射光束的偏差。這樣一面鏡子價值約數億歐元，這也意味著維護工作，如鋁層的重建，需要特別細心。OAJ 為此建了一個專門的鋁室，在這里精心維護鏡面的特征值，讓其盡可能保持在工廠交付狀態。考慮到將如此大且重的鏡子輸送到16.5 米遠的維護室是一個相當大的挑戰。上下移動鏡子的升降系統通過一臺嵌入式控制器和集成有安全功能的伺服驅動器以極高精度控制。速度達到每分鐘15 厘米—人眼幾乎察覺不到的運動。但是，每分鐘的加速或減速可能會導致玻璃上出現細小劃痕，從而導致天體觀測誤差。

TwinSAFE 集成式安全解決方案

OAJ 中的很多安全電路都是基于TwinSAFE 系統設計的。“借助EL6900 TwinSAFE 邏輯端子模塊，我們才可以添加控制各個輸入和輸出的功能組，讓我們能夠實現諸如急停、AND 和OR 邏輯功能塊以及借助TON 和TOFF 功能實現的上電和斷電延遲。”OAJ 工程總監Axel Yanes 解釋道。“OAJ 控制系統被構想為一個全局系統，在這個系統中，所有組件都互聯且設備間不斷交換信息。它們以同步方式交互，因此我們的整個安全系統必須能夠做相同的事情。”安全信息通過FailSafe over EtherCAT（FSoE）協議傳輸。通過這一協議，PLC 形成一個雙向發布者/訂閱者關系，讓每臺PLC 都能夠發布一個變量（發布者）和訂閱另一個（訂閱者）。這些變量必須在安全邏輯端子模塊（EL6900）內鏈接，將它們當做安全輸入或輸出。如果EL6900 檢測到有錯誤，它可以發布一個報警信號，信號通過EtherCAT 網絡內的另一個CPU 接收，然后讓其自己的系統進入到安全狀態

擴展已有規劃。

Axel Yanes 已經為未來制定好計劃：“我們將會將OAJ 中的更多有趣設備投入運營。我們已經能夠將一些功能集成到目前為止還沒有規劃好的天文臺控制系統中，如BACnet/IP、狀態監測及其它功能。我們很高興能有倍福這樣的技術合作伙伴。他們已經滿足了我們在高品質、可靠同時靈活及易于維護的系統方面的要求。我們已經利用全球支持來協調總共10 個國家的項目，這對我們來說也極為珍貴。”

ST/T250 是一架直徑為2.55 米及3 度視場的天文望遠鏡。這將使它能夠記錄億萬個星系的位置及它們的發展情況，以便能夠提供第一幅完整的宇宙3D 地圖