在冷軋、熱軋等一些工業(yè)自動化應用領域，對于壓力、轉速有著極為嚴苛的規(guī)定要求，必須在極短的時間內將數(shù)據(jù)傳輸至下一個節(jié)點控制工程網(wǎng)版權所有，進行實時精確的參數(shù)調節(jié)，微小的延時就會造成生產(chǎn)誤差和嚴重浪費。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用需求。GE智能平臺針對嚴苛的仿真、過程控制和數(shù)據(jù)采集推出的反射內存技術恰恰彌補了這種不足，以其確定性、低延遲、高速內存共享等特點符合了實時性很高的環(huán)境需求。

低延遲性  反射內存是種基于2.12G波特率的高速網(wǎng)絡，最大傳輸速率可達174Mbyte/s。GE智能平臺嵌入式系統(tǒng)應用工程師邵劍鋒介紹，在反射內存光纖環(huán)網(wǎng)中，當數(shù)據(jù)寫入本地反射內存?zhèn)浞?，高速邏輯同步將其傳輸至環(huán)狀網(wǎng)絡的下一個節(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)絡中移除。通過這種方式，每臺計算機便可始終擁有共享內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存中的數(shù)據(jù)。這種低延遲性能對于構建實時系統(tǒng)(例如模擬器、PLC控制器系統(tǒng)、試驗臺或高可用性系統(tǒng))起著至關重要的作用。

作為一種特殊類型的共享內存系統(tǒng)，所有CPU寫入該公共內存空間的訪問都將被復制到網(wǎng)絡中的其他節(jié)點上，最多可連接多達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限。

除了環(huán)形結構，反射內存數(shù)據(jù)交互星形拓撲是一個發(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)關閉，集線器仍會自動地繞過終止操作的任何網(wǎng)絡節(jié)點繼續(xù)傳輸，每臺聯(lián)網(wǎng)的計算機始終具有網(wǎng)絡共享內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)生的嚴重影響。

能否被取代？ GE反射內存提供了通過光纜以2.12Gbaud速率運行的數(shù)據(jù)插入環(huán)形架構網(wǎng)絡，節(jié)點間距離可達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。”（見圖2）由于IP協(xié)議費用、尋址和內存寫入次數(shù)等限制，采用以太網(wǎng)等其他網(wǎng)絡技術要達到相同的延遲也是相當困難的。

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

此外CONTROLENGINEERINGChina版權所有，反射內存不依靠任何網(wǎng)絡協(xié)議技術www.cechina.cn，可確保合適的連通性，不存在附加負載限制或終端規(guī)則，這也是其一大優(yōu)勢?！胺瓷鋬却嬗布捎糜赩ME、PCI/PCI-X、PMC、PCIExpress和其他各種格式，這樣便允許單獨的反射內存網(wǎng)絡連接不同總線，設計和實施方案不需要考慮太多的系統(tǒng)兼容問題，可以組建自適應系統(tǒng)，方便現(xiàn)場系統(tǒng)組建和擴展?！鄙蹌︿h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，而反射內存網(wǎng)絡能傳輸裸數(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?！狈瓷鋬却嫱该鞯乇O(jiān)測、復制數(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  既然反射內存有這么多優(yōu)勢，是否適用于所有的工業(yè)環(huán)境應用呢？答案是否定的。反射內存技術是GE獨特的實時網(wǎng)絡技術，可以和GE其他嵌入式平臺結合組建實時系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程數(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)絡將計算機或可編程邏輯控制器連接在一起的應用場合，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用場合?！胺瓷鋬却媾c以實時交互作用為首要關注因素的系統(tǒng)關系最為緊密。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?！碑斎唬蹌︿h也表示，對于一些對實時性要求并不嚴苛的工業(yè)環(huán)境應用，加上生產(chǎn)成本的考慮，可以采用傳統(tǒng)的控制方式達到預期的生產(chǎn)目標。所以，“反射內存尤其適用于對數(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256個節(jié)點，完全能滿足工業(yè)環(huán)境和仿真環(huán)境的應用需求?！保≒CI5565）

實時精確控制生產(chǎn)  反射內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苛應用的最佳解決方案，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，標準PLC控制環(huán)路的響應時間可允許在執(zhí)行器響應之前能夠通過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。通過利用反射內存，與軋機相關的數(shù)據(jù)被輸入PLC，PLC迅速將數(shù)據(jù)寫入反射內存的存儲器中，從而將數(shù)據(jù)發(fā)送至獨立的VME計算機系統(tǒng)以傳輸復雜的控制運算法則。系統(tǒng)通過簡單的反射內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到既定的要求，造成部分尺寸的成本浪費。基于VME高級控制系統(tǒng)的反射內存可確保實時精確控制，將響應時間縮短到4英寸控制工程網(wǎng)版權所有，提高產(chǎn)品質量?！?PCI-5565)

邵劍鋒表示：“相比PLC系統(tǒng)，反射內存具有更好的實時性，可以實現(xiàn)更快的系統(tǒng)響應，成本比較高，但是兩者并不沖突。反射內存是對傳統(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，利用反射內存在幾微秒內可將停止運作機器里的數(shù)據(jù)恢復到備份中，這在PLC控制中也大量使用?！保ǚ瓷鋬却婢W(wǎng)）