高速内存共享提高了应用程序的可靠性

在冷轧和热轧的工业自动化应用领域，对压力和转速的要求是严格和苛刻的。为了实现参数的实时协调，数据必须在很短的时间内传输到下一个节点。非常短的延迟可能会导致错误和巨大的浪费。目前，现场总线和以太网还不能满足高确定性和时效性的要求。GE智能平台的反射式内存针对仿真、过程控制和数据收集等方面的要求，弥补了这一不足，并以确定性、低延迟和高速内存共享满足严格的实时要求。

低延时

反射式存储器是一个2.12 G传输速率的高速网络;它的传输速度可以高达174兆字节/秒。GE智能平台嵌入式系统应用工程师邵剑锋表示，在反射式存储光纤环中，高速同步将数据传输到网络中的下一个节点，并随时准备在数据写入本地反射式存储设备的任何时候在任何节点插入数据。每个节点从前一个节点接收数据，解码数据包，检查错误，将新数据写入本地备份，并将其发送到下一个节点。当数据返回到起始节点时，它将从网络中删除。通过这种方式，每台计算机都保存共享内存集合的最新本地备份，没有软件延迟，硬件延迟可以忽略不计。如图所示，所有计算机都可以在2.1μs内接收写入反射内存的数据。这种低延迟对于构建实时系统(如模拟器、PLC控制器、测试平台和高可用性系统)至关重要。

在系统中，所有写入共享内存的cpu将被复制到所有其他节点，网络中最多256台计算机。所有子系统都有足够的和无限的访问权限。

除了环形结构，反射记忆网络的星形拓扑结构是另一种选择，它可以实现更高的同步性。即使节点中断被关闭，光纤集线器也可以绕过任何终止操作的节点。因此，每台计算机总是持有网络中共享内存集合的最新备份。备份节点可以无缝地接管故障节点的操作，减少意外停机对生产力、盈利能力和性能的影响。

它能被替换吗?

GE反射存储器采用2.12 G传输速率的光纤为数据插入提供环形结构网络。节点之间的距离可达10公里(单模式)/300米(多模式)。

“与千兆以太网相比，反射式内存具有更高的实时性能。两个节点之间的延迟不超过750纳秒，而以太网和现场总线无法实现这一点，因为千兆以太网(包括UDP)的速度只有100 MB/s。”(见对照表)由于IP协议成本、寻址和写入内存的时间等限制，使用以太网和其他网络技术很难实现类似的延迟。

那么，10千兆以太网能取代反射内存网络吗?建峰表示，大多数工业现场总线仍采用10/ 100mbit /s，目前千兆网络和万兆应用主要用于服务器级。千兆网络有可能广泛应用于工业领域，但这需要很长时间。与此同时，GE还在积极开发10g光纤，以满足对实时性能要求更高的环境需求。

另一方面，反射内存还有另一个优势，因为它不依赖于任何网络协议，这确保了连接，而没有额外的负载限制或终端规则。

反射内存硬件可用于VME(反之模块eurocard)、PCI/PCI- x、PMC (PCI夹层卡)、PCI Express等，它们允许单独的反射内存网络连接到不同的总线。PCI代表外围组件接口。设计和实施不需要太关心系统兼容性，可以构建自适应系统，以简化现场系统的构建和扩展。”

“协议意味着CPU开销，因此数据可能在传输过程中丢失。反射内存网络以极大的延迟传输原始数据，这意味着更高的数据传输确定性和更低的CPU开销。”反射内存透明地监视和复制数据，从而在没有软件开销的情况下共享数据，这更具有成本效益，因为它消除了额外的开发工作、测试、维护、文档和传统通信的CPU需求的成本。

应用范围

这是否适用于所有的工业环境?答案是否定的。反射存储器是GE独有的实时网络技术，可与其他GE嵌入式系统集成，构建实时系统，实现远程数据传输。它可用于所有通过以太网、光纤通道或其他串行网络连接计算机或可编程逻辑控制器的环境，如飞行模拟器、电信、高速进度控制(轧机和铝厂)以及高速测试和测量系统。但是，它并不适用于所有环境。

“反射式内存更适合实时通信优先的系统。虽然反射内存的价格比性能较低的硬件要高，但考虑到它的高功能性和可用性，它是值得的。”当然，他进一步指出，对于那些对实时性要求不高的工业环境，考虑到成本，使用传统网络是可以的。也就是说，“反射式内存特别适合高速数据传输、实时性和确定性是最高优先级的环境。多达256个节点可以连接到环上，这对于工业环境和模拟应用来说已经足够了。”

实时、准确控制生产

由于低延迟和高确定性，反射内存最适合应用于冶金、钢铁和通信环境，这些环境对实时要求严格。例如，它可以用来提高PLC的性能来控制铝或钢的轧制过程。对于速度为3500英尺/分钟的铝厂，当使用常用的PLC控制器时，2-3英尺的铝可以在执行器的响应时间内通过。执行器可施加或释放压力，以轧制各种厚度的铝。使用反射存储器，可以将与磨机相关的数据输入PLC, PLC将数据写入反射存储器。因此，数据被发送到独立的VME计算机，以传输复杂的控制逻辑算法。系统使用简单的反射内存命令将输出控制数据传输回PLC。数据传输速度快，计算机速度快，PLC运行控制回路无延时。

“如果有任何延迟，”剑锋说，“钢的厚度不能按照规格，一些材料将被浪费。基于VME先进控制系统的反射存储器确保实时和准确的控制，将响应时间缩短至4英寸。[在本应用中]从而提高产品质量。

“与PLC相比，反射存储器具有更好的实时性，以更高的成本实现高速系统响应。反射式存储器是对传统PLC控制的一个很好的补充，可以自行决定采取哪种解决方案。如果有一些系统冗余，你可以使用反射内存在几微秒内备份超时机中的数据，这在PLC控制中很常见，”剑锋说。

-金晴(金燕饰)是中国的高级编辑控制工程中国．这篇文章出现在CEC的早期版本，由Mark T. Hoske编辑，内容经理，CFE媒体，用于控制工程、mhoske@cfemedia.com．

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关键概念

制造信息的实时备份和故障转移控制可以提高可靠性。

应用包括飞行模拟器、电信、轧钢厂、铝厂以及高速测试和测量系统。

高速数据传输、实时性和确定性是环形拓扑的关键属性，最多可支持256个节点。

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