在冷軋、熱軋等一些工業(yè)自動化應(yīng)用領(lǐng)域，對于壓力、轉(zhuǎn)速有著極為嚴(yán)苛的規(guī)定要求，必須在極短的時間內(nèi)將數(shù)據(jù)傳輸至下一個節(jié)點控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，進行實時精確的參數(shù)調(diào)節(jié)，微小的延時就會造成生產(chǎn)誤差和嚴(yán)重浪費。目前，現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)的性能尚不能完全滿足此類高度確定性、高度時間性要求的應(yīng)用需求。GE智能平臺針對嚴(yán)苛的仿真、過程控制和數(shù)據(jù)采集推出的反射內(nèi)存技術(shù)恰恰彌補了這種不足，以其確定性、低延遲、高速內(nèi)存共享等特點符合了實時性很高的環(huán)境需求。

低延遲性  反射內(nèi)存是種基于2.12G波特率的高速網(wǎng)絡(luò)，最大傳輸速率可達(dá)174Mbyte/s。GE智能平臺嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用工程師邵劍鋒介紹，在反射內(nèi)存光纖環(huán)網(wǎng)中，當(dāng)數(shù)據(jù)寫入本地反射內(nèi)存?zhèn)浞荩咚龠壿嬐綄⑵鋫鬏斨镰h(huán)狀網(wǎng)絡(luò)的下一個節(jié)點，并可以隨時在任何節(jié)點插入數(shù)據(jù)。每個節(jié)點存儲從前一個節(jié)點接收的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包解包檢查錯誤并將這個新數(shù)據(jù)寫入本地備份，然后將其發(fā)送至環(huán)網(wǎng)的下一個節(jié)點。當(dāng)數(shù)據(jù)包完成數(shù)據(jù)流環(huán)繞返回至初始節(jié)點時便會被從網(wǎng)絡(luò)中移除。通過這種方式，每臺計算機便可始終擁有共享內(nèi)存集的最新本地備份，沒有軟件延遲，硬件延遲微乎其微。如圖1所示，四個節(jié)點中所有計算機只需2.1μs便可接收到寫入反射內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。這種低延遲性能對于構(gòu)建實時系統(tǒng)(例如模擬器、PLC控制器系統(tǒng)、試驗臺或高可用性系統(tǒng))起著至關(guān)重要的作用。

作為一種特殊類型的共享內(nèi)存系統(tǒng)，所有CPU寫入該公共內(nèi)存空間的訪問都將被復(fù)制到網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點上，最多可連接多達(dá)256臺計算機。每個子系統(tǒng)均享有充分且不受限制的訪問權(quán)限。

除了環(huán)形結(jié)構(gòu)，反射內(nèi)存數(shù)據(jù)交互星形拓?fù)涫且粋€發(fā)展方向，能使同步性更高。通過使用光纖集線器，即使節(jié)點中斷已經(jīng)關(guān)閉，集線器仍會自動地繞過終止操作的任何網(wǎng)絡(luò)節(jié)點繼續(xù)傳輸，每臺聯(lián)網(wǎng)的計算機始終具有網(wǎng)絡(luò)共享內(nèi)存集合的本地最新備份，備份節(jié)點可以通過使用與失效的系統(tǒng)一樣的內(nèi)存來無縫地接管處理工作，以減少意外停機可能對生產(chǎn)率、盈利能力和性能產(chǎn)生的嚴(yán)重影響。

能否被取代？ GE反射內(nèi)存提供了通過光纜以2.12Gbaud速率運行的數(shù)據(jù)插入環(huán)形架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點間距離可達(dá)10公里（單模）/300米（多模）。邵劍鋒說：“相比百兆、千兆以太網(wǎng)，反射內(nèi)存具有更高的實時性，相鄰兩個節(jié)點最長延遲不超過750納秒，而以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線目前都無法滿足此要求，千兆以太網(wǎng)（包括協(xié)議報頭）的速率只有100MB/s?！保ㄒ妶D2）由于IP協(xié)議費用、尋址和內(nèi)存寫入次數(shù)等限制，采用以太網(wǎng)等其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要達(dá)到相同的延遲也是相當(dāng)困難的。

那么，工業(yè)萬兆以太網(wǎng)的發(fā)展是否將對反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)造成沖擊呢？邵劍鋒認(rèn)為，目前工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用更多的仍是百兆、千兆工業(yè)以太網(wǎng)，萬兆應(yīng)用停留在服務(wù)器層面。萬兆工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)現(xiàn)場大規(guī)模應(yīng)用從長遠(yuǎn)來講是可能的，但是仍需較長時間，而GE目前也正在積極研發(fā)速度可以達(dá)到10G的光纖技術(shù)，以進一步滿足實時性要求更嚴(yán)苛的環(huán)境應(yīng)用。

此外CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有，反射內(nèi)存不依靠任何網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)www.cechina.cn，可確保合適的連通性，不存在附加負(fù)載限制或終端規(guī)則，這也是其一大優(yōu)勢?！胺瓷鋬?nèi)存硬件可用于VME、PCI/PCI-X、PMC、PCIExpress和其他各種格式，這樣便允許單獨的反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)連接不同總線，設(shè)計和實施方案不需要考慮太多的系統(tǒng)兼容問題，可以組建自適應(yīng)系統(tǒng)，方便現(xiàn)場系統(tǒng)組建和擴展。”邵劍鋒說，“另外，有協(xié)議就意味著CPU開銷，數(shù)據(jù)會在傳輸過程中有所損失，而反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)能傳輸裸數(shù)據(jù)，極低的數(shù)據(jù)延遲，傳輸數(shù)據(jù)確定性有效性更高，CPU開銷更小?！狈瓷鋬?nèi)存透明地監(jiān)測、復(fù)制數(shù)據(jù)，這樣便能在無軟件開銷的情況下共享該數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)通訊方式的附加開發(fā)時間、測試、維護、文檔編制和附加CPU要求所產(chǎn)生的成本相比，更加經(jīng)濟高效。

適用范圍  既然反射內(nèi)存有這么多優(yōu)勢，是否適用于所有的工業(yè)環(huán)境應(yīng)用呢？答案是否定的。反射內(nèi)存技術(shù)是GE獨特的實時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以和GE其他嵌入式平臺結(jié)合組建實時系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)實時傳輸，用于所有使用以太網(wǎng)、光纖通道或其他串行網(wǎng)絡(luò)將計算機或可編程邏輯控制器連接在一起的應(yīng)用場合，如實時的飛行仿真器、電訊、高速過程控制（軋鋼廠和制鋁廠）、高速測試和測量系統(tǒng)等，但并非適用于所有應(yīng)用場合。“反射內(nèi)存與以實時交互作用為首要關(guān)注因素的系統(tǒng)關(guān)系最為緊密。在需要低延遲與高度通信的系統(tǒng)中，雖然反射內(nèi)存板價格高于性能較低的硬件，但卻能通過極高的功能性和易用性帶來豐厚回報?！碑?dāng)然，邵劍鋒也表示，對于一些對實時性要求并不嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境應(yīng)用，加上生產(chǎn)成本的考慮，可以采用傳統(tǒng)的控制方式達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)目標(biāo)。所以，“反射內(nèi)存尤其適用于對數(shù)據(jù)傳輸高速、實時、確定性要求極高的場合。數(shù)據(jù)環(huán)網(wǎng)中允許多達(dá)256個節(jié)點，完全能滿足工業(yè)環(huán)境和仿真環(huán)境的應(yīng)用需求?！保≒CI5565）

實時精確控制生產(chǎn)  反射內(nèi)存憑借低延遲和確定性成為冶金、鋼鐵、交通等許多實時性嚴(yán)苛應(yīng)用的最佳解決方案，比如用于提高PLC控制鋁軋的操作性能，控制軋鋼的快速流程。在3500英尺/分鐘的軋鋁機上，標(biāo)準(zhǔn)PLC控制環(huán)路的響應(yīng)時間可允許在執(zhí)行器響應(yīng)之前能夠通過2至3英尺的鋁材，這些執(zhí)行器在鋁材上施加和釋放壓力以獲得不同的鋁材厚度。通過利用反射內(nèi)存，與軋機相關(guān)的數(shù)據(jù)被輸入PLC，PLC迅速將數(shù)據(jù)寫入反射內(nèi)存的存儲器中，從而將數(shù)據(jù)發(fā)送至獨立的VME計算機系統(tǒng)以傳輸復(fù)雜的控制運算法則。系統(tǒng)通過簡單的反射內(nèi)存寫入命令將輸出控制數(shù)據(jù)發(fā)回至PLC中，數(shù)據(jù)傳輸與計算速度極快，以至于PLC運行控制回路不會出現(xiàn)任何延遲?！叭绻霈F(xiàn)延遲，會使鋼的薄厚尺寸無法達(dá)到既定的要求，造成部分尺寸的成本浪費?；赩ME高級控制系統(tǒng)的反射內(nèi)存可確保實時精確控制，將響應(yīng)時間縮短到4英寸控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，提高產(chǎn)品質(zhì)量?！?PCI-5565)

邵劍鋒表示：“相比PLC系統(tǒng)，反射內(nèi)存具有更好的實時性，可以實現(xiàn)更快的系統(tǒng)響應(yīng)，成本比較高，但是兩者并不沖突。反射內(nèi)存是對傳統(tǒng)PLC控制的補充，可根據(jù)生產(chǎn)實際要求決定選用哪種。再如系統(tǒng)冗余，利用反射內(nèi)存在幾微秒內(nèi)可將停止運作機器里的數(shù)據(jù)恢復(fù)到備份中，這在PLC控制中也大量使用。”（反射內(nèi)存網(wǎng)）