LU93231B1 - Kommunikationssystem zur strommodulierten Datenübertragung über eine Stromschleife - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem (10) zur strommodulierten Übertragung von Daten über eine Stromschleife (140), an die eine Mastereinrichtung (20) und wenigstens eine Slaveeinrichtung (150i, 150n) eingeschleift ist. Die wenigstens eine Slaveeinrichtung (150i, 150n) weist eine von einer Auswerte- und Steuereinrichtung (160i, 160n) ansteuerbare Schalteinrichtung (250i, 250n) auf, welche dazu ausgebildet ist, im geschlossenen Zustand eine Stromschleife (140) kurzuschließen, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (160i, 160n) dazu ausgebildet ist, die Schalteinrichtung (250i, 250n) während einer Systemkonfigurations-Erkennungsphase vorübergehend zu schließen und anschließend wieder zu öffnen. Eine Auswerte- und Steuereinheit (60) der Mastereinrichtung (20) ist dazu ausgebildet, ein Einschleifen der wenigstens einen Slaveeinrichtung (150i, 150n) in die Stromschleife (140) zu erkennen.

Description

Kommunikationssystem zur strommodulierten Datenübertragung über eine Stromschleife

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem zur strommodulierten Übertragung von Daten zwischen einer Mastereinrichtung und wenigstens einer Slaveeinrichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine Mastereinrichtung und eine Slaveeinrichtung zur Verwendung in einem solchen Kommunikationssystem sowie ein Verfahren zum automatischen Erkennen der Konfiguration eines solchen Kommunikationssystems.

Bekannt ist, in der Automatisierungstechnik Kommunikationssysteme einzusetzen, welche beispielsweise eine zentrale Steuerung und mehrere E/A-Geräte aufweisen, die über ein Übertragungsmedium miteinander verbunden sind, um Daten untereinander austauschen zu kônnen.

Ein Kommunikationssystem, das in einem Kraftfahrzeug impiementiert ist, ist aus der EP 0 836 967 B1 bekannt. Das Kommunikationssystem weist eine Zentraleinheit und mehrere Steuermodule auf, die mittels eines Bussystems verbunden sind, um digitale Daten austauschen zu kônnen. Das Bussystem ist als einadriges System ausgebildet, welches sowohl der Versorgung der Steuermodule mit elektrischer Betriebsenergie als auch der Übertragung der digitalen Daten dient. Die Übertragung der digitalen Daten von der Zentraleinheit zu den Steuermodulen erfolgt durch Spannungsmodulation einer Gleichspannung, wâhrend die Aussendung von Datensignalen von den Steuermodulen zur Zentraleinheit durch Modulation eines Gesamtverbraucherstroms erfolgt.

Ein Kommunikationssystem gemäß dem Master-Slave-Prinzip, welches in einem Kraftfahrzeug-lnsassenschutzsystem impiementiert ist, ist ferner aus der EP 1 180 278 B1 bekannt. Hierbei ist eine übergeordnete Steuereinheit über einen gemeinsamen Datenbus mit Funktionseinheiten verbunden. Die übergeordnete Steuereinheit überträgt Datenworte in Form eines unipolaren Spannungssignals, dessen Pegelzustände zwischen höherem und tieferem Spannungswert wechseln, über den Datenbus zu den Funktionseinheiten. An dem Datenbus liegt somit stets eine Spannung an, so dass die Funktionseinheiten eine Rückmeldung in Form von

Stromimpulsen durch eine entsprechende Impedanzbelastung an die übergeordnete Steuereinheit schicken kônnen.

In der DE 10 2015 111 112.8, die eine ältere Patentanmeldung nach §3(2) S.1 Nr. 1 PatG ist, wird ein Datenübertragungssystem zur strommodulierten Übertragung von Daten zwischen einer Mastereinrichtung und wenigstens einer Slaveeinrichtung, welche über eine Stromschleife miteinander verbunden sind, beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Datenübertragungssystem derart weiterzuentwickeln, dass eine Systemkonfiguration automatisch erkannt werden kann.

Ausgangspunkt der Erfindung ist die ältere Patentanmeldung, gemäß der Daten mittels Modulation eines Ruhestroms über eine Stromschleife übertragen werden kônnen. Das Ruhestromprinzip besagt, dass in einem Ruhezustand, d.h. in einem fehlerfreien Betrieb des Datenübertragungssystems ständig ein vorbestimmter konstanter Ruhestrom durch den Stromkreis fließt. Ein geeignetes Einsatzgebiet für ein solches Kommunikationssystem kônnen industrielle, insbesondere sicherheitsgerichtete Automatisierungsanlagen sein.

Ein Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, eine Slaveeinrichtung mit einer weiteren von einer Auswerte- und Steuereinheit ansteuerbaren Schalteinrichtung auszustatten, welche wâhrend einer Systemkonfigurations-Erkennungsphase vorübergehend geschlossen wird und dadurch die Stromschleife kurzschließt und anschließend wieder geôffnet wird.

Das oben genannte technische Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und durch die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 15 bis 17 gelöst.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beiiiegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das prinzipielle Blockschaltbild eines Kommunikationssystems mit einer

Mastereinrichtung und wenigstens zwei Slaveeinrichtungen,

Fig. 2 das Blockschaltbild einer beispielhaften, redundant aufgebauten

Slaveeinrichtung,

Fig. 3 das Blockschaltbild einer weiteren beispielhaften, redundant aufgebauten Slaveeinrichtung,

Fig. 4 das Blockschaltbild einer weiteren beispielhaften, redundant aufgebauten Slaveeinrichtung,

Fig. 5 das Blockschaltbild einer beispielhaften, redundant aufgebauten

Mastereinrichtung,

Fig. 6 das Blockschaltbild einer weiteren beispielhaften, redundant aufgebauten Mastereinrichtung,

Fig. 7 ein prinzipieller Schaltungsaufbau einer beispielhaften, in Fig. 1 gezeigten regelbaren Stromquelle,

Fig. 8a einen beispielhaften zeitliche Verlauf des geregelten Stroms der Stromquelle,

Fig. 8b einen beispielhaften zeitlichen Verlauf des Ausgangsstroms der Stromquelle,

Fig. 8c einen beispielhaften Logikzustand der Stromschleife,

Fig. 8d den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung, und

Fig. 9 das Blockschaltbild einer beispielhaften Slaveeinrichtung mit zwei

Optokopplern.

Figur 1 zeigt ein beispielhaftes Kommunikationssystem 10, welches eine strommodulierte Übertragung von Daten von einer Mastereinrichtung 20 zu wenigstens einer Slaveeinrichtung 150-t, 150n und umgekehrt ermôglicht. Die Mastereinrichtung und die Slaveeinrichtungen werden nachfolgen auch kurz als Master bzw. Slave bezeichnet. Das Kommunikationssystem 10 kann beispielsweise Teil einer industriellen Automatisierungsanlage sein. Als Daten kônnen zum Beispiel Steuerdaten, wie zum Beispiel Zustandswechsel-Anforderungssignale oder Abschaltbefehle, Prozessdaten, Parametrierungsdaten, Diagnosedaten, Konfigurationsdaten und/oder sicherheitsrelevante Daten übertragen werden.

Beispielhaft enthâlt das Kommunikationssystem 10 lediglich zwei in Serie an die Mastereinrichtung 20 angeschlossene Slaveeinrichtungen 1 50ί und 150n, wobei die Punkte zwischen den beiden Slaves 150d und 150n darauf hinweisen, dass auch mehr als zwei Slaves in Serie mit dem Master verbunden werden kônnen. Das beispielhafte Kommunikationssystem 10 ist somit als Master-Slave-System konzipiert.

Das Kommunikationssystem 10 weist eine Stromschleife 140 auf, an die die Mastereinrichtung 20 und die Slaveeinrichtungen 150i und 150n ähnlich einer Kette angeschlossen sind. Die Stromschleife 140 fungiert insbesondere als Datenbus.

Die Energieversorgung des Kommunikationssystems 10 und insbesondere der Master-und Slaveeinrichtungen kann über die Stromschleife oder vorzugsweise über mehrere separate Energieversorgungseinrichtungen, die jedoch nicht Gegenstand der Erfindung sind, erfolgen. Vorzugsweise verfügen der Master 20 und die Slaves 150! und 150n jeweils über eine eigene Spannungsversorgung. Beispielsweise weist die Mastereinrichtung 20 Anschlüsse 90, 230 und 231 auf, an welche eine externe Energieversorgungsquelle zur Spannungsversorgung der Mastereinrichtung 20 angeschlossen werden kann. In ähnlicher Weise kônnen an Anschlüsse 220-, und 220n der Slaveeinrichtung 150t bzw. 150n jeweils eine Energieversorgungsquelle zur Spannungsversorgung der jeweiligen Slaveeinrichtung angeschlossen werden.

Die Mastereinrichtung 20 weist zwei Anschlussklemmen bzw. Anschlussports 130 und 131 auf, an die Leitungsabschnitte 141 und 142 der Stromschleife 140 angeschlossen werden kônnen. Die Anschlussklemme 131 ist mit Masse verbunden, wâhrend die Anschlussklemme als Signalanschluss fungiert. Wie noch ausgeführt wird, sind die Slaves 15Û! und 150n sowie der Master 20 auf diese Weise jeweils über die beiden Anschlussports 130 und 131 miteinander verbunden.

Die Mastereinrichtung 20 weist ferner eine erste Auswerte- und Steuereinheit 60 auf, die in Figur 1 als Logik bezeichnet ist. Die Auswerte- und Steuereinheit 60 kann einen Mikrocontroller enthalten.

Die Auswerte- und Steuereinheit 60 ist beispielsweise dazu ausgebildet, einen externen Schaltzustand zu erfassen, welcher einen Ruhe- oder Arbeitszustand des Kommunikationssystems 10 signalisiert. Hierzu kann die Mastereinheit 20 einen Eingang 40 aufweisen, an den eine Schalteinrichtung 30 angeschlossen werden kann, welche den externen Schaltzustand liefert. Bei der Schalteinrichtung 30 kann es sich beispielsweise um einen Not-Aus-Schalter handeln. Das von der Schalteinrichtung 30 erzeugte Signal kann über eine Signalaufbereitungseinheit 50 der Auswerte- und Steuereinheit 60 zugeführt werden. Weiterhin enthâlt die Mastereinrichtung 20 eine an die Stromschleife 140 angeschlossene elektrische Stromquelle 100, welche insbesondere dazu ausgebildet ist, einen konstanten Ruhestrom in die Stromschleife 140 einzuprâgen. Je nach Implementierung kann der Pegel des Ruhestroms geregelt oder begrenzt werden. Bei der elektrischen Stromquelle 100 kann es sich um eine spannungsgesteuerte Stromquelle handeln, die je nach Implementierung gegebenenfalls von der Auswerte- und Steuereinheit 60 angesteuert werden kann. Die Steuerspannung kann beispielsweise über eine an den Anschluss 90 anschaltbare Gleichspannungsquelle 520 (in Fig. 7 gezeigt) bereitgestellt werden, die ebenfalls mit Masse verbunden ist.

Eine vorteilhafte regelbare Schaltungsanordnung zur Realisierung der elektrischen Stromquelle ist in Fig. 7 gezeigt.

Die Stromquelle 100 ist eine Konstantstromquelle, die zum Beispiel ein Schaltnetzteil 500 mit einem Regler und einem Abwârtswandler (Step-Down-Converter) aufweist, wobei eine stromgesteuerte Spannungsrückführung 530 an den Rückkopplungseingang FB des Reglers erfolgt. Fig. 7 zeigt die Spannungsquelle 520, welche am Eingang 90 des Masters 20 angeschlossen werden kann. Über einen von der Auswerte- und Steuereinheit 60 ansteuerbaren Schalter 510 und einen ON/OFF-Eingang kann das Schaltnetzteil 500 ein- oder ausgeschaltet werden. Im fehlerhaften Betrieb kann das Schaltnetzteil 500 abgeschaltet werden; es muss aber nicht abgeschaltet werden. Mit anderen Worten: Wird die Stromschleife 140 kurzzeitig oder für eine lângere Zeitspanne unterbrochen, muss das Schaltnetzteil 500 nicht abgeschaltet werden. Ein durch kurzeitiges Unterbrechen der Stromschleife bedingtes Anwachsen der Spannung an den Anschlüssen 131 und 132 des Masters 20 wird durch die in Fig. 7 gezeigte Schaltungsanordnung ausgeregelt.

Zur stromgesteuerten Spannungsrückführung ist am Ausgang SW des Schaltnetzteils 500 eine Pl-Schaltung mit einer Diode 540, einer Spule 541 und einem Kondensator 542 angeschlossen. Der Anodenanschluss der Diode 540 ist mit Masse verbunden, wâhrend der Kathodenanschluss mit dem Ausgang SW des Schaltnetzteils 500 verbunden ist. Parallel zum Kondensator 542 ist ein erster Spannungsteiler mit Widerstânden 543 und 544 geschaltet. Die Mittelanzapfung des Spannungsteilers ist mit dem nicht invertierenden Eingang eines Komparators 548 verbunden, wâhrend ein Anschluss des Widerstands 543 mit Masse und ein Anschluss des Widerstands 544 mit der Spule 541 verbunden ist. Der andere Anschluss der Spule 541 ist mit dem Ausgang SW des Schaltnetzteils 500 verbunden. Ein weiterer Spannungsteiler mit Widerstânden 546 und 547 ist vorgesehen, dessen Mittelanzapfung mit dem invertierenden Eingang des Komparators 548 verbunden ist. Ein Anschluss des Widerstands 547 ist mit dem Ausgang des Komparators 548 verbunden, der wiederum mit einem nicht invertierenden Eingang eines weiteren Komparators 549 verbunden ist. Ein Lângswiderstand 545 ist an einen Anschluss der Spule 541 und einen Anschluss des Widerstands 546 angeschlossen. Ein weiterer Spannungsteiler umfasst drei Widerstânde 550, 551 und 554. Ein Anschluss des Widerstands 551 ist mit dem FB-Eingang des Schaltnetzteils 500 verbunden; er bildet somit einen Teil der stromgesteuerten Spannungsrückführung 530. Der andere Anschluss des Widerstands 551 ist mit dem Ausgang des weiteren Komparators 549 verbunden. Der

Anodenanschluss einer Zenerdiode 555 kann zur Spannungsbegrenzung an den Rückkopplungseingang FB angeschlossen sein, wâhrend der Kathodenanschluss der Zenerdiode 555 mit dem Lângswiderstand 545 verbunden ist. Der Widerstand 554 ist mit dem Ausgang des weiteren Komparators 549 und dessen invertierenden Eingang verbunden. Ein Anschluss des Widerstands 550 ist mit dem invertierenden Eingang des Komparators 549 und mit Masse verbunden. Zwischen Kathodenanschluss der Zenerdiode 555 und Masse kann ein Kondensator 553 und eine weitere Zenerdiode 552 zur Spannungsbegrenzung angeschlossen sein, wobei der Anodenanschluss der Zenerdiode 552 mit Masse verbunden ist. Zwischen Kathodenanschluss der Zenerdiode 552 und Anschlusspunkt 132 kann ein Strombegrenzer 560 angeschlossen sein.

Ferner weist die Mastereinrichtung 20 eine in die Stromschleife 140 geschaltete von der Auswerte- und Steuereinheit 60 ansteuerbare Schalteinrichtung 110 auf. Die Schalteinrichtung 110 ist zum Beispiel dazu ausgebildet ist, die Stromschleife 140 zu schließen oder zu unterbrechen, um auf diese Weise den von der Stromquelle 100 in die Stromschleife 140 eingeprâgten Ruhestrom zur Übertragung von Informationen zu modulieren, d.h. ein- und auszuschalten.

Weiterhin enthâlt die Mastereinrichtung 20 eine in die Stromschleife 140 geschaltete Stromerfassungseinrichtung 120, welche mit der Auswerte- und Steuereinheit 60 verbunden ist. Die Auswerte- und Steuereinheit 60 ist dazu ausgebildet, den von der Stromerfassungseinrichtung 120 gemessenen Strom Im auszuwerten. Die Auswerte-und Steuereinheit 60 kann ferner dazu ausgebildet sein, in Abhângigkeit von dem Auswerteergebnis zum Beispiel die Ausführung einer definierten Aktion zu veranlassen. Die Stromerfassungseinrichtung 120 kann durch einen in die Stromschleife geschalteten Widerstand 121 und einen an den Widerstand 121 angeschlossenen Differenzverstârker 122 realisiert werden. Der Ausgang des Differenzverstârkers 122 ist mit einem Eingang der Auswerte- und Steuereinheit 60 verbunden. Der Differenzverstârker 122 misst in an sich bekannter Weise die über den Messwiderstand 121 abfallende Spannung, welche proportional zu dem durch die Stromschleife 140 fließenden Strom ist. Alternativ kann auch ein Optokoppler als Stromerfassungseinrichtung 120 verwendet werden, wie er beispielhaft in Fig. 9 i. V. m. einer Slaveeinrichtung 150/“ als Baustein 600 gezeigt ist.

Die Mastereinrichtung 20 kann wenigstens einen von der ersten Auswerte- und Steuereinheit 60 ansteuerbaren Ausgang aufweisen, welcher in Fig. 1 durch Ausgangsklemmen 71 und 72 dargestellt ist. Der Ausgang kann durch eine durch die Auswerte- und Steuereinheit 60 ansteuerbare Schalteinrichtung, insbesondere ein Relais realisiert sein, welches in der Figur 1 durch einen Schalter 80 und eine Erregerspule 81 symbolisiert ist. Die Erregerspule 81 kann von einer Spannungsquelle gespeist werden, die zum Beispiel an die Anschlussklemmen 230 und 231 angeschlossen ist. An die Ausgangsklemmen 71 und 72 kann ein Aktor (nicht dargestellt) angeschlossen werden. Bei dem Aktor kann es sich um eine Maschine, ein Maschinenteil, beispielsweise einen Roboter einer Automatisierungsanlage handeln, der bei Anforderung oder im Fehlerfall sicher abgeschaltet werden muss.

Weiterhin kann der Master 20 eine Spannungsmesseinrichtung 240 aufweisen, die an den Eingang der Stromschleife 140, d.h. an den Anschlusspunkt 132 und den Masseanschluss 131, angeschlossen ist. Der Ausgang der Spannungsmesseinrichtung 240 ist mit der Auswerte- und Steuereinheit 60 verbunden. In diesem Fall ist die Auswerte- und Steuereinheit 60 ferner dazu ausgebildet, die von der Spannungsmesseinrichtung 240 gemessene Spannung Um auszuwerten und vorzugsweise in Abhângigkeit vom Auswerteergebnis die Ausführung einer definierten Aktion zu veranlassen. Auf diese Weise kann der Master 20 zum Beispiel einen

Querschluss in der Stromschleife 140 erkennen und gegebenenfalls veranlassen, dass das gesamte Kommunikationssystem 10 abgeschaltet wird.

Nunmehr wird der Aufbau der in Fig. 1 gezeigten Slaveeinrichtungen 150-1 und 150n näher erläutert, wobei angenommen wird, dass die gezeigten Slaveeinrichtungen im Wesentlichen gleich aufgebaut sein kônnen. Auch kônnen die Slaveeinrichtungen 150/ und 150n gleiche Funktionen ausführen. Dies wird durch Verwendung der gleichen Bezugszeichen angedeutet, die sich nur im Index unterscheiden. Demzufolge wird der Aufbau nur hinsichtlich der Slaveeinrichtung 150/ beschrieben.

Die Slaveeinrichtung 150/ weist zwei Anschlussports 180/ und 181/ auf, an die die Leiterabschnitte 141 und 142 der Stromschleife 140 angeschlossen werden kônnen. Auf diese Weise wird die Slaveeinrichtung 150/ mit den Anschlussports 130 und 131 der Mastereinrichtung 20 verbunden. Über zwei Anschlussports 186/ und 187/ wird die Slaveeinrichtung 150/ an Leiterabschnitte 143 und 144 der Stromschleife 140 und somit an die beiden korrespondierenden Anschlussports 180n und 181nder Slaveeinrichtung 150n angeschlossen. Die Anschlussports 180/ und 181/ sind intern über einen Leiterabschnitt 145/ verbunden, der als Teil der Stromschleife 140 betrachtet werden kann. Angemerkt sei, dass der Leiterabschnitt 142 und der Leiterabschnitt 145/ der Slaveeinrichtung 150/ Teile des Rückflusspfads der Stromschleife 140 bilden.

Ferner enthâlt die Slaveeinrichtung 150/ eine Auswerte- und Steuereinheit 160/, welche auch als zweite Auswerte- und Steuereinheit 160/ bezeichnet werden kann. Auch die Auswerte- und Steuereinheit 160i kann durch einen Mikrocontroller realisiert werden.

Optional kann die Slaveeinrichtung 150/ eine in die Stromschleife 140 geschaltete Spannungsmodulationseinrichtung 190/ aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, den Gesamtwiderstand der Stromschleife 140 in Abhângigkeit von einem Steuersignal, welches von der zweiten Auswerte- und Steuereinheit 160/ bereitgestellt wird, zu modulieren, um Daten zur Slaveeinrichtung 150n und/oder zur Mastereinrichtung 20 über die Stromschleife 140 zu übertragen. Die Spannungsmodulationseinrichtung 190/ kann durch einen von der Auswerte- und Steuereinheit 160/ gesteuerten beziehungsweise einstellbaren elektrischen Widerstand oder eine steuerbare

Impedanz realisiert werden. Die Verânderung des Gesamtwiderstands der Stromschleife 140 und die damit einhergehende Spannungsânderung am Eingang der Stromschleife 140 kann von der Spannungsmesseinrichtung 240 gemessen und von der Auswerte- und Steuereinheit 60 des Masters 20 ausgewertet werden. Je nach Implementierung kann die Auswerte- und Steuereinheit 60 dann in Abhângigkeit vom Auswerteergebnis die Durchführung einer definierten Aktion veranlassen.

Die Slaveeinrichtung 150η weist ferner eine in die Stromschleife 140 geschaltete Stromerfassungseinrichtung 170t auf, welche mit der zweiten Auswerte- und Steuereinheit 160Ί verbunden ist. Die Stromerfassungseinrichtung 170-i kann einen in die Stromschleife 140 geschalteten Messwiderstand 172-i aufweisen, wobei die über den Messwiderstand 172! abfallende Spannung mittels eines Differenzverstârkers 1711 abgegriffen wird. Der Ausgang des Differenzverstârkers 17Π ist mit der Auswerte- und Steuereinheit 160i verbunden.

Die Auswerte- und Steuereinheit 160i der Slaveeinrichtung 150i ist dazu ausgebildet, den von der Stromerfassungseinrichtung 170i gemessenen Strom Im auszuwerten. Je nach Implementierung kann die Auswerte- und Steuereinheit 160i in Abhângigkeit von dem Auswerteergebnis die Ausführung einer definierten Aktion veranlassen.

Alternativ kann die Stromerfassungseinrichtung 170Ί auch durch einen Optokoppler 600 realisiert werden, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Der Optokoppler 600 weist einen optischen Sender, 601 auf, der beispielsweise eine LED-Diode ist, die zwischen den Anschlüssen 180i und 186i der Slaveeinrichtung 150Ί angeschlossen ist. Als optischer Empfânger 602 kann ein Fototransistor verwendet werden. Der Fototransistor 602 liefert nunmehr einen Strom für die Auswerte- und Steuereinheit 160Ί, der abhângig ist vom Strom in der Stromschleife 140.

Um Informationen - wie zum Beispiel die Adresse der Slaveeinrichtung 150i, ein Zustandswechsel-Anforderungssignal (Abschaltbefehl) oder eine Zustandsinformation -strommoduliert zur Slaveeinrichtung 150n und/oder zum Master 20 übertragen zu kônnen, weist die Slaveeinrichtung 150i eine in die Stromschleife 140 geschaltete Schalteinrichtung 200i - auch zweite Schalteinrichtung genannt - auf, welche unter Ansprechen auf ein Steuersignal der Auswerte- und Steuereinheit 160i geôffnet und geschlossen werden kann. Auf diese Weise kann die Stromschleife 140 gezielt von der

Slaveeinrichtung 150i unterbrochen werden. Die zeitliche Lânge einer Unterbrechung der Stromschleife 140 kann von der zu übertragenen Information abhängen, die der Auswerte- und Steuereinheit 1 60i bekannt ist. 1st die

Spannungsmodulationseinrichtung 1903 vorhanden, kann die Schalteinrichtung 200t zwischen der Spannungsmodulationseirichtung 19O3 und dem Anschlussport 186! angeschlossen werden.

Um vorzugsweise die Konfiguration des Kommunikationssystems 10 automatisch erkennen zu kônnen, weist die Slaveeinrichtung 150i eine weitere von der Auswerte-und Steuereinheit 160i ansteuerbare Schalteinrichtung 250i - auch als dritte Schalteinrichtung bezeichnet - auf, die dazu ausgebildet ist, im geschlossenen Zustand die Stromschleife 140 kurzzuschließen. Hierzu kann die Schalteinrichtung 25Û! direkt an die Anschlussports 186i und 187i angeschlossen sein.

Die Auswerte- und Steuereinheit 160Ί ist dazu ausgebildet, die Schalteinrichtung 250Ί wâhrend einer Systemkonfigurations-Erkennungsphase vorübergehend zu schließen und anschließend wieder zu ôffnen. Die zeitliche Dauer, wâhrend der die Schalteinrichtung 250i geschlossen ist, kann zum Beispiel fest vorgegeben oder ereignisgesteuert sein. Die Systemkonfigurations-Erkennungsphase kann auch als Slave-Aufschaltmodus, Slave-Einschleifmodus oder Teachingmodus betrachtet werden, der vorzugsweise von der Auswerte- und Steuereinheit 60 des Masters 20 eingeleitet wird. Die Funktionsweise der Systemkonfigurations-Erkennungsphase wird später noch detailliert erlâutert.

Die Auswerte- und Steuereinheit 60 des Masters 20 ist dazu ausgebildet, ein Aufschalten der Slaveeinrichtung 150i und jeder weiteren an die Stromschleife 140 angeschlossene Slaveeinrichtung 150n zu erkennen. Beispielsweise erkennt die Auswerte- und Steuereinheit 60 das Aufschalten des Slaves 150i am Ôffnen der Schalteinrichtung 250i, wodurch der Gesamtwiderstand der Stromschleife 140 erhôht wird. Die dadurch verursachte Spannungsänderung am Eingang 131, 132 der Stromschleife 140 wird von der Spannungsmesseinrichtung 240 gemessen und kann von der Auswerte- und Steuereinheit 60 als Aufschalten eines Slaves interpretiert werden.

Die Slaveeinrichtung 150/ kann wenigstens einen durch die zweite Auswerte- und Steuereinheit 160/ ansteuerbaren zweiten Ausgang aufweisen, der durch Ausgangsklemmen 184/ und 185/ dargestellt ist. Symbolisch ist der ansteuerbare Ausgang durch einen Schalter 210/ realisiert, der beispielsweise als Relais ausgebildet ist. An die Ausgangsanschlüsse 184/ und 185/ kann wiederum ein Aktor, beispielsweise ein Roboter, eine Maschine oder ähnliches angeschlossen werden.

Alternativ oder zusâtzlich kann die Slaveeinrichtung 150/ wenigstens einen Eingang aufweisen, der symbolisch durch einen Eingangsanschluss 183 dargestellt ist. An den Eingang kann ein Sensor, beispielsweise ein Positionsschalter, ein Lichtgitter und dergleichen angeschlossen werden, welche einen Prozess überwachen kônnen. Ein derart implementierter Slave fungiert als l/O-Teilnehmer des Kommunikationssystems 10.

Angemerkt sei, dass die Stromschleife 140 mit einer Abschlusseinrichtung 270, vorzugsweise einem elektrischen Widerstand definierter Größe abgeschlossen ist.

Bildet die Slaveeinrichtung 150n, wie in Fig. 1 gezeigt, den letzten Teilnehmer in der Stromschleife 140, so wird die Abschlusseinrichtung 270 an die Anschlussports 186n und 187n der Slaveeinrichtung 150n direkt angeschlossen. Der Rückflusspfad der Stromschleife 140 enthâlt in diesem Fall noch den zwischen den Anschlussports 181 n und 187n verlaufenden Leiterabschnitt 145n.

Damit das in Figur 1 gezeigte Kommunikationssystem in einer sicherheitsgerichteten Anwendung eingesetzt werden kann, ist es zweckmäßig, die Mastereinrichtung 20 und zumindest einige der Slaveeinrichtungen als sicherheitsgerichtete Teilnehmer auszubilden. Einige Ausführungsbeispiele werden nachfolgend erläutert.

Figur 2 zeigt ein erstes Beispiel einer redundant aufgebauten Slaveeinrichtung 150/‘.

Sie enthâlt mit Ausnahme der nur optional vorgesehenen

Spannungsmodulationseinrichtung 190/ allé Komponenten der Slaveeinrichtung 150/.

Ferner weist die Slaveeinrichtung 150‘/ eine weitere Auswerte- und Steuereinheit 290 auf, die auch als Logik 2 bezeichnet wird. Die Slaveeinrichtung 150‘/ kann einen zweiten Ausgang 280, 281 aufweisen, der von der Auswerte- und Steuereinheit 290 ansteuerbar ist. Dies wird schalttechnisch durch eine Schalteinrichtung 215 zwischen den beiden Ausgangsanschlüssen 280 und 181 angedeutet. Die Schalteinrichtung 215 kann ähnlich der Schalteinrichtung 210! als Relais ausgebildet sein. Bereits an dieser Stelle sei angemerkt, dass ein Aktor, beispielsweise ein Maschinenteil, an den ersten Ausgang 184, 185 und den zweiten Ausgang 280 und 281 angeschlossen werden kann. Nur wenn beide Schalteinrichtungen 210 und 215 geschlossen sind, ist das Maschinenteil betriebsbereit. Wird einer der beiden Schalteinrichtungen 210 und 215 geôffnet, wird das Maschinenteil abgeschaltete. Ein weiterer Eingang 282 kann vorgesehen sein, der mit der Auswerte- und Steuereinheit 290 verbunden ist. Wie an den Eingang 183i kann auch an den zweiten Eingang 282 ein Sensor, beispielsweise ein Notaus-Schalter, angeschlossen werden.

Die redundant aufgebaute Slaveeinrichtung 15O‘i weist ferner eine zweite

Stromerfassungseinrichtung 300 auf, die beispielsweise aus einem Differenzverstärker aufgebaut ist, der mit dem Messwiderstand 172Ί verbunden ist. Der Ausgang des Differenzverstârkers der zweiten Stromerfassungseinrichtung 300 ist mit der zweiten Auswerte- und Steuereinheit 290 verbunden.

In dem Hinlaufpfad der Stromschleife 140, die sich zwischen den Anschlussports 180Ί und 186i erstreckt ist eine weitere Schalteinrichtung 310 vorgesehen, die von der zweiten Auswerte- und Steuereinheit 290 angesteuert wird. Beispielsweise ist die weitere Schalteinrichtung 310 zwischen dem Anschlussport 180Ί und dem Messwiderstand 172Ί in die Stromschleife eingeschleift. Die Schalteinrichtung 310 wird von der Auswerte- und Steuereinheit 290 geôffnet und geschlossen, um Strommoduliert Daten zu übertragen.

Eine weitere Schalteinrichtung 320 ist in Reihe geschaltet mit der Schalteinrichtung 250i, um die Stromschleife 140, insbesondere wâhrend einer Systemkonfigurations-Erkennungsphase kurzzuschließen. Die Schalteinrichtung 320 wird von der zweiten Auswerte- und Steuereinheit 290 angesteuert. Nur wenn die beiden

Schalteinrichtungen 250i und 320 geschlossen sind, wird die Stromschleife 140 bezüglich der Slaveeinrichtung 15O‘i kurzgeschlossen. Angemerkt sei, dass die Schalteinrichtungen 250i und 320 auch parallel geschaltet sein kônnen. Ferner kann auch einer der beiden Schalteinrichtungen entfallen.

In Figur 3 ist ein weiteres Beispiel einer redundant aufgebaute Slaveeinrichtung 150“/ gezeigt. Sie unterscheidet sich von der in Figur 2 gezeigten redundanten Slaveeinrichtung 150'/ lediglich dadurch, dass die Schalteinrichtung 310 nicht in den Hinlaufpfad der Stromschleife 140, sondern als Schalteinrichtung 311 in den Rücklaufpfad 145/ eingeschleift ist.

In Figur 4 ist ein weiteres Beispiel einer redundant ausgebildeten Slaveeinrichtung 150‘“/ dargestellt. Sie enthâlt wiederum die Komponenten der Slaveeinrichtung 150/.

Der wesentliche Unterschied zwischen den Slaveeinrichtungen 150/' und 150“/ und der in Figur 4 gezeigten Slaveeinrichtung ist darin zusehen, dass eine weitere Stromerfassungseinrichtung 330 nicht im Hinlaufpfad, sondern im Rücklaufpfad der Stromschleife 140 eingeschleift ist.

Die redundante Stromerfassungseinrichtung 330 kann wiederum einen

Messwiderstand 331 und einen Differenzverstärker 332 aufweisen, dessen Ausgang mit einer redundanten Auswerte- und Steuereinheit 350 verbunden. Der Messwiderstand 331 ist zwischen die Anschlussports 181/ und 187/ in den Hinlaufpfad der Stromschleife 140 geschaltet.

Eine weitere Schalteinrichtung 340 ist zwischen den Messwiderstand 331 und den Anschlussport 187/ geschaltet. Die Schalteinrichtung 340 ist redundant zur Schalteinrichtung 201 vorgesehen und dient dem gleichen Zweck, nämlich beispielsweise Daten strommoduliert über die Stromschleife zu übertragen. Der Schalter 340 wird von der Auswerte- und Steuereinheit 350 angesteuert. Die Auswerte-und Steuereinheit 350 steuert ebenfalls eine Schalteinrichtung 320, die in Reihe mit der Schalteinrichtung 250i geschaltet ist.

Die Slaveeinrichtung 150'“/ weist ähnlich den zuvor in Figur 2 und 3 gezeigten Varianten einen weiteren Ausgang 360, 361 auf, der von der Auswerte- und Steuereinheit 350 ansteuerbar ist. Symbolisch ist dies durch eine Schalteinrichtung 370 dargestellt, die wiederum als Relais ausgebildet sein kann. Angemerkt sei, dass ein Aktor (nicht gezeigt) sowohl an den ersten Eingang 184/, 185/ als auch an den zweiten Eingang 360, 361 angeschlossen ist. Ein weiterer Eingang 362 kann vorgesehen sein, an den wiederum ein Sensor angeschlossen werden kann. Der weitere Ausgang 360, 361 und der weitere Eingang 362 sind mit der Auswerte- und Steuereinheit 350 verbunden.

Figur 5 zeigt ein Beispiel einer redundant aufgebauten Mastereinrichtung 20', die die Komponenten der in Figur 1 gezeigten Mastereinrichtung 20 enthâlt. Darüber hinaus weist sie weitere Komponenten auf.

Insbesondere weist die Mastereinrichtung 20' eine redundante

Stromerfassungseinrichtung 410 und eine redundante Schalteinrichtung 420 auf, die in dem Rückflusspfad der Stromschleife 140 eingeschleift sind. Die Stromerfassungseinrichtung 410 kann wie die Stromerfassungseinrichtung 120 einen Messwiderstand 411 und einen Differenzverstârker 412 aufweisen. Der Messwiderstand 411 ist in Reihe mit der redundanten Schalteinrichtung 420 zwischen Masse und dem Anschlussport 131 geschaltet. Der Ausgang des Differenzverstârkers 412 ist mit einer zweiten Auswerte- und Steuereinheit 380 verbunden. Ein Eingang der Auswerte- und Steuereinheit 380 kann ähnlich der ersten Logik 60 über eine Signalaufbereitungseinrichtung 430 mit dem Eingang 40 verbunden sein, an dem beispielsweise der Notausschalter 30 angeschlossen ist. Die Schalteinrichtung 420 ist von der Auswerte- und Steuereinheit 380 ansteuerbar, um Daten mittels Modulation des durch die Stromquelle 100 eingeprâgten Ruhestroms zu modulieren.

Die Mastereinrichtung 20' kann einen weiteren Ausgang 390, 391 aufweisen, der intern beispielsweise mit einem Relais verbunden ist. Das Relais ist schematisch durch eine Schalteinrichtung 400 und eine Spuleneinrichtung 401 dargestellt, die wiederum von der redundanten Auswerte- und Steuereinheit 380 angesteuert werden kann. Ein sicherheitsgerichteter Aktor kann an den ersten Ausgang 71,72 und an den zweiten Ausgang 390, 391 angeschlossen werden. Nur wenn beide Ausgänge geschlossen sind, d. h. aktiviert sind, kann der Aktor betrieben werden. 1st einer der Ausgänge geôffnet bzw. deaktiviert, wird der Aktor abgeschaltet.

Vorzugsweise kann eine zweite Spannungsmesseinrichtung 245 an den

Anschlusspunkt 132 und an Masse angeschlossen sein. Der Ausgang der Spannungsmesseinrichtung 245 ist wiederum mit der redundanten Auswerte- und Steuereinheit 380 verbunden. Vorteilhafterweise kônnen die beiden Auswerte- und Steuereinheiten 60 und 380 miteinander kommunizieren, um beispielsweise die gemessenen Spannungen zu vergleichen. Weichen die von den

Spannungsmesseinrichtungen 240 245 gemessenen Spannungen ab, kann die Mastereinrichtung 20' zum Beispiel das Abschalten des Kommunikationssystems veranlassen.

Figur 6 zeigt ein weiteres Beispiel einer redundant aufgebauten Mastereinrichtung 20“ die sich von der in Figur 5 gezeigten Mastereinrichtung 20' dadurch unterscheidet, dass eine redundante Stromerfassungseinrichtung 440 wie die erste Stromerfassungseinrichtung 120 im Hinlaufpfad der Stromschleife 140 eingeschleift ist.

Die redundante Stromerfassungseinrichtung 440 weist einen Differenzverstärker auf, der an den bereits vorhandenen Messwiderstand 121 angeschlossen sein kann. Das Ausgangssignal des Differenzverstârkers der redundanten Stromerfassungseinrichtung 440 wird der zweiten Auswerte- und Steuereinheit 380 zugefügt.

Angemerkt sei an dieser Stelle, dass die in den Figuren 5 und 6 gezeigte redundante Stromerfassungseinrichtung 410 beziehungsweise 440 auch als Optokoppler ausgebildet sein kann.

Figur 9 zeigt die bereits erwâhnte beispielhafte Slaveeinrichtung 150““!, die sich von der in Figur 1 gezeigten Slaveeinrichtung 150i dadurch unterscheidet, dass die im Hinlaufpfad eingeschleifte Schalteinrichtung 200i durch einen Optokoppler 610 und die in Figur 1 gezeigte Stromerfassungseinrichtung 170i durch den Stromkoppler 600 ersetzt worden ist.

Der als Schalteinrichtung fungierende Optokoppler 610 weist als optischen Sender beispielsweise eine LED-Diode 612 auf, die an den Ausgang der Auswerte- und Steuereinheit 160i angeschlossen ist. Als optischer Empfânger kann ein Fototransistor 612 verwendet werden, dessen Emitter-Kollektorstrecke sich im Hinlaufpfad der Stromschleife 140 befindet.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des in Figur 1 gezeigten beispieihaften Kommunikationssystems 10 näher erläutert.

Angenommen wird zunâchst, dass ein ordnungsgemäßer Betrieb des

Kommunikationssystems 10 vorliegt, d. h. der Schalter 30, der Schalter 510, Schalteinrichtung 110 der Mastereinrichtung 20 und die Schalteinrichtungen 200/ und 200n der beiden Slaveeinrichtungen 150/ und 150n sind geschlossen, wâhrend die Schalteinrichtungen 250/ und 250n geôffnet sind. Die im Detail in Figur 7 gezeigte Stromquelle 100 pragt folglich einen konstanten Ruhestrom in die geschlossene Stromschleife 140 ein. Die Stromerfassungseinrichtungen 120, 170/ und 170n messen somit aile den gleichen Ruhestrom, der von den jeweiligen Auswerte- und Steuereinheiten 60, 160/ und 160n jeweils als ordnungsgemäßer Betrieb interpretiert wird. Daten kônnen im Betrieb zwischen dem Master 20 und den Slaves 150/ und 150n ausgetauscht werden, indem der Master 20 die Schalteinrichtung 110, die Slaveeinrichtung 150/ die Schalteinrichtung 200/ oder die Slaveeinrichtung 150n die Schalteinrichtung 200n in Abhângigkeit von einem implementierten

Kommunikationsprotokoll ôffnet und dann wieder schließt. Auf diese Weise kônnen in den konstanten Ruhestrom Strompulse definierter Lânge eingeprâgt werden. Die Stromerfassungseinrichtungen 120, 170/ und 170n sind jeweils dazu ausgebildet, einen solchen modulierten Ruhestrom zu erfassen. Die Auswertung des modulierten Ruhestroms erfolgt dann in den Auswerte- und Steuereinheiten 60, 160/ und 160n. Auf diese Weise kônnen zum Beispiel Adressen, Prozessdaten, Konfigurationsdaten, Steuerbefehle und dergleichen zwischen den Teilnehmern ausgetauscht werden.

Nunmehr sei angenommen, dass der am Eingang 183/ der Slaveeinrichtung 150/ angeschlossene Not-Ausschalter von einer Bedienperson betâtigt worden ist. Die Auswerte-Steuereinheit 160/ der Slaveeinrichtung 150/ interpretiert Betâtigung des Notausschalters 183/ als einen kritischen Zustand, woraufhin die Auswerte- und Steuereinheit 160/ die Schalteinrichtung 200/ veranlasst, die Stromschleife 140 zur Erzeugung eines Zustandswechsel-Anforderungssignals für eine definierte Zeitdauer zu unterbrechen. Das Zustandswechsel-Anforderungssignal signalisiert zum Beispiel, dass ein sicherer Zustand, zum Beispiel das Abschalten bestimmter Aktoren verlangt worden ist. Je nach Implementierung kann die Auswert- und Steuereinheit 160/ unter Ansprechen auf die Betâtigung des Not-Ausschalters den Ausgang 184/, 185/ sofort oder zum Beispiel durch Aufforderung des Masters 20 in einen sicheren Zustand überführen, indem der Schalter 210/ geôffnet wird. Auf diese Weise kann ein an den Ausgang angeschlossener Aktor abgeschaltet werden.

Angemerkt sei an dieser Stelle, dass auch die Auswerte- und Steuereinheit 60 des Masters 20 die Schalteinrichtung 110 zur Erzeugung eines Zustandswechsel-Anforderungssignals ansteuern kann. Auch die Auswerte- und Steuereinheit 160n kann dazu ausgebildet sein, die Schalteinrichtung 200n des Slaves 150n zur Erzeugung eines Zustandswechsel-Anforderungssignals entsprechend anzusteuern.

Die Unterbrechung der Stromschleife 140 durch das Ôffnen der Schalteinrichtung 200q unterbricht auch den Stromfluss durch die Stromschleife, d.h. es wird sozusagen ein Stromimpuls definierter Lange aus dem konstanten Ruhestrom ausgeschnitten. Dieser „negative“ Stromimpuls definierter Lange wird von der Stromerfassungseinrichtung 171 n der Slaveeinrichtung 150n und der Stromerfassungseinrichtung 120 des Masters 20 erfasst und von der entsprechenden Auswerte- und Steuereinheit 60 bzw. 160n als Zustandswechsel-Anforderungssignal interpretiert. Unter Ansprechen auf das erkannte Zustandswechsel-Anforderungssignal sorgt die Auswerte- und Steuereinheit 60 des Masters 20 dafür, dass der Ausgang 71, 72 in einen sicheren Zustand überführt wird. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass das Relais 80, 81 geôffnet wird. In ähnlicher Weise sorgt die Auswerte- und Steuereinheit 160n dafür, dass der Ausgang 184!, 185i des Slaves 150n in einen sicheren Zustand überführt wird, indem beispielsweise die Schalteinrichtung 210n geôffnet wird. Sind die Ausgânge als Halbleiterausgânge ausgebildet sind, so bedeutet ein sicherer Zustand, dass die Halbleiterausgânge in einem Low-Zustand gesetzt werden.

Je nach Implementierung kônnen die Auswerte- und Steuereinheiten 60, 160Ί und 160n, nachdem sie ein Zustandswechsel-Anforderungssignal erkannt haben, die Schalteinrichtung 110, die Schalteinrichtung 200q bzw. die Schalteinrichtung 200n ôffnen. Die Slaveeinrichtungen kônnen zusâtzlich die Schalteinrichtung 25Û! bzw. 250n schließen. Hierdurch kann das Kommunikationssystem 10 zuverlâssig im sicheren Zustand gehalten werden. Mit anderen Worten: Es ist verriegelt. Ein unerwünschtes Rücksetzen in den Betriebszustand wird somit verhindert. Vorteilhafterweise kônnte nunmehr ein Einschleifmodus, auch Systemkonfigurations-Erkennungsphase, von der Mastereinrichtung 20 eingeleitet werden, mit dem insbesondere in Erfahrung gebracht werden kann, welcher Teilnehmer ein Zustandswechsel-Anforderungssignal erzeugt hat.

Denkbar ist auch ein Szenario, bei dem, sobald sich das Kommunikationssystem 10 im sicheren Zustand befindet, d.h. der Ausgang 71,72 des Masters 20 sowie die Ausgânge der Slaveeinrichtungen 15Û! und 150n sind jeweils im sichern Zustand, die Schalteinrichtungen 250t und 250n zunâchst nicht geschlossen werden, und die geôffneten Schalteinrichtungen 110, 20Û! und 200n nach einer definierten Zeitspanne wieder geschlossen werden. Auf diese Weise wird erreicht, dass Daten zwischen den Teilnehmern mittels Strommodulation des Ruhestroms übertragen werden kônnen, auch wenn das Kommunikationssystem 10 im sicheren Zustand gehalten wird. Dies bedeutet allerdings, dass sichergestellt werden muss, dass, Solange sich das Kommunikationssystem 10 im sicheren Zustand befindet, keine Stromimpulse aus dem Ruhestrom ausgeschnitten werden dürfen, die von den Auswerte- und Steuereinheiten 60, 160-1 und 160n als ein Befehl zum Rücksetzen der jeweiligen Ausgânge interpretiert werden wurden. Um in diesem Fall einen Einschleifmodus einzuleiten, kônnte die Auswerte- und Steuereinheit 60 des Masters 10 die Schalteinrichtung für eine definierte Zeitdauer ôffnen, sodass der Ruhestrom für diese definierte Zeitdauer unterbrochen wird. Diesen „negativen“ Stromimpuls, d.h. es fließt kein Ruhestrom, kônnen die Auswerte- und Steuereinheiten 160! und 160n als eine Aufforderung zur Durchführung einer Einschleifphase interpretieren. Unter Ansprechen auf diesen negativen Stromimpuls definierter Lange sorgen die Auswerte- und Steuereinheiten 160ή und 160n dafür, das die Schalteinrichtung 25Û! bzw. 250n sowie die Schalteinrichtungen 20Û! und 200n geschlossen werden. Ebenso wird die Schalteinrichtung 110 des Masters 20 geschlossen. Dieser Zustand führt zu einer Verânderung des Gesamtwiderstands der Stromschleife 140, die durch eine damit einhergehende Spannungsânderung am Eingang 131, 132 der Stromschleife 140 von der Spannungsmesseinrichtung 240 des Masters 20 erfasst und von der Auswerte-und Steuereinheit 60 ausgewertet werden kann. Das Kommunikationssystem 10 befindet sich nunmehr im Einschleifmodus, der nachfolgend erlâutert wird.

Nunmehr steuert die Auswerte- und Steuereinheit 60 des Masters 20 die

Schalteinrichtung 110 zur Erzeugung eines ersten strommodulierten Signals an, in dem dieser beispielsweise einmaiig für eine definierte Zeit geôffnet und dann wieder geschlossen wird. Das erste strommodulierte Signal kann, muss aber nicht die dem Master 20 in der Kette unmittelbar folgende Slaveeinrichtung 150i adressieren. Da die Schalteinrichtung 25Û! geschlossen ist, wird allerdings das erste strommodulierte Signal lediglich von der Stromerfassungseinrichtung 170τ der Slaveeinrichtung 150! erfasst und von der Auswerte- und Steuereinheit 16O3 der Slaveeinrichtung 150/ als entsprechendes Einschleifsignal interpretiert.

Die Auswerte- und Steuereinheit 160/ der Slaveeinrichtung 150/ kann dazu ausgebildet sein, zur Erzeugung einer bestimmten Antwortinformation die Schalteinrichtung 200/ für eine definierte Zeitdauer zu ôffnen oder im definierten Rhythmus zu ôffnen und zu schließen. Die Antwortinformation kann die Adresse der Slaveeinrichtung 150/ und eine Information darüber enthalten, dass die Slaveeinrichtung 150/ zuvor das Zustandswechsel-Anforderungssignal erzeugt hat. Diese Antwortinformation wird von der Stromerfassungseinrichtung 120 des Masters 20 erfasst und von der Auswerte- und Steuereinheit 60 entsprechend ausgewertet. Die Auswerte- und Steuereinheit 160/ des Slaves 150/ kann dazu ausgebildet sein, unmittelbar nach dem Aussenden der Antwortinformation die Schalteinrichtung 250/ wieder zu ôffnen. Alternativ wäre denkbar, dass die Auswerte- und Steuereinheit 160/ des Slaves 150/ dazu ausgebildet ist, erst die Schalteinrichtung 250/ zu ôffnen und anschließend die Antwortinformation als strommoduliertes Signal zu übertragen. In diesem Fall würde allerdings die Antwortinformation des Slave 150/ auch durch die nachgeschaltete Slaveeinrichtung 150n geleitet werden. In diesem Fall kann die Auswerte- und Steuereinheit 160n des Slaves 150n dazu ausgebildet sein, zu erkennen, dass diese Antwortinformation nicht für sie, sondern für den Master 20 bestimmt ist.

Sobald der Master 20 die Antwortinformation von der Slaveeinrichtung 150/ empfangen und ausgewertet hat, weiß er, dass die Slaveeinrichtung 150/ wieder in die Stromschleife 140 eingeschleift ist und den Systemzustandswechsel angefordert hat.

Nachdem die Auswerte- und Steuereinheit 60 die Antwortinformation der

Slaveeinrichtung 150/ empfangen und ausgewertet hat, erzeugt sie ein zweites strommoduliertes Signal mittels der Schalteinrichtung 110, welches gleich dem ersten strommodulierten Signal sein kann. Alternativ kann das zweite strommodulierte Signal aber auch, sofern dem Master 20 bekannt, die Adresse der weiteren Slaveeinrichtung 150n enthalten, oder auch nur eine andere zeitliche Lange als das erste Stromsignal aufweisen. Sobald die Slaveeinrichtung 150n das zweite strommodulierte Signal empfangen und ausgewertet hat, kann die Auswerte- und Steuereinheit 160n eine Antwortinformation durch Ansteuern der Schalteinrichtung 200n erzeugen, die beispielsweise die Adresse der Slaveeinrichtung 150n enthâlt. Nach oder vor dem Übertragen der Antwortinformation kann die Auswerte- und Steuereinheit 160n die Schalteinrichtung 250n wieder ôffnen. Unter Ansprechen auf die Antwortinformationen der Slaveeinrichtung 150n erkennt die Mastereinrichtung 20, dass nunmehr auch die zweite Slaveeinrichtung 150n wieder in die Stromschleife 140 eingeschleift ist.

Dieses Prozedere wird solange wiederholt, bis allé Slaveeinrichtungen ein Antwortsignal zum Master 20 übertragen haben und folglich in die Stromschleife eingeschleift sind.

Angemerkt sei an dieser Stelle, dass der Master 20 das Einschleifen einer Slaveeinrichtung auch an einer Spannungsänderung am Eingang 131, 132 der Stromschleife mittels der Spannungsmesseinrichtung 240 erfassen kann, da mit jedem Einschleifen einer Slaveeinrichtung sich der Gesamtwiderstand der Stromschleife 140 ändert.

Sind allé Slaveeinrichtungen eingeschleift und ist das Kommunikationssystem 10 wieder betriebsbereit, kann die Auswerte- und Steuereinheit 60 unter Ansteuerung der Schalteinrichtung 110 ein sogenanntes Entriegelungssignal in die Stromschleife 140 einprâgen. Das Entriegelungssignal wird von alien Slaveeinrichtungen 15O3 und 150n empfangen, da nunmehr die Schalteinrichtungen 20Û! und 200n geschlossen und die Schalteinrichtungen 250Ï und 250n wieder geôffnet sind.

Angemerkt sei an dieser Stelle, dass der ordnungsgemäße Betrieb des

Kommunikationssystems 10 durch eine Bedienperson der Mastereinrichtung 20 mitgeteilt werden kann, die daraufhin das entsprechende Entriegelungssignal erzeugt. Unter Ansprechen auf das Entriegelungssignal veranlasst die Auswerte- und Steuereinheit 160-1, dass die Schalteinrichtung 21 0ί wieder geôffnet wird, wâhrend die Auswerte- und Steuereinheit 160n veranlasst, dass die Schalteinrichtung 210n und somit der Ausgang 184n, 185n der Slaveeinrichtung 150n geôffnet beziehungsweise wieder eingeschaltet wird. Bei Halbleiterausgângen würden diese Ausgânge in den High-Zustand versetzt werden.

Nunmehr sei der Fall angenommen, dass das in Figur 1 gezeigte

Kommunikationssystem erstmalig in Betrieb genommen werden soil. Hierzu sind allé

Schalteinrichtungen, das sind die Schalteinrichtungen 110, 200i, 200n, 25Û! und 250n geschlossen.

Um die Konfiguration automatisch zu erkennen zu kônnen, wird eine

Systemkonfiguration-Erkennungsphase auch Teaching-Modus genannt, vom Master 20 eingeleitet. Sofern von den Slaveeinrichtungen 150-i und 150n wâhrend des Teaching-Vorgangs keine Informationen, wie zum Beispiel Adressen, zum Master übertragen werden, bleiben die Schalteinrichtungen 200ϊ und 200n wâhrend der gesamten Systemkonfigurations-Erkennungsphase geschlossen.

Zunâchst erzeugt die Auswerte- und Steuereinheit 60 des Masters 20 beispielsweise einen ersten Stromimpuls definierter Lânge, indem der Schalter 110 für eine die definierte Zeitspanne geôffnet wird. Dieser erste Stromimpuls, der einem Ruhestrom von 0A entspricht, kann nur von der Slaveeinrichtung 150! gesehen werden, da die Schalter 250ή und 250n geschlossen sind. Die Auswerte- und Steuereinheit 160! interpretiert den ersten Stromimpuls dahingehend, dass eine System-Konfigurations-Erkennungsphase eingeleitet worden ist.

Um dem Master 20 zu signaiisieren, dass die Slaveeinrichtung 150! in die

Stromschleife 140 eingeschleift ist, veranlasst die Auswerte- und Steuereinheit 160i das Ôffnen der Schalteinrichtung 250^ Hierdurch verândert sich der Gesamtwiderstand der Stromschleife, da der Ruhestrom nunmehr auch durch die Slaveeinrichtung 150n fließt. Ein damit einhergehende Spannungsânderung kann am Eingang 131, 132 der Stromschleife 140 von der Spannungsmesseinrichtung 240 des Masters 20 erfasst und von der Auswerte- und Steuereinheit 60 als das Einschleifen der Slaveeinrichtung 15Ô! interpretiert.

Weist der Master 20 beispielsweise keine Spannungsmesseinrichtung 240 auf, kann die Slaveeinrichtung 150i dem Master 20 ein Einschleifen dadurch signaiisieren, dass die Slaveeinrichtung 150-, zum Beispiel die Schalteinrichtung 200-1 für einen definierten Zeitraum ôffnet. Alternativ kônnte die Slaveeinrichtung 15Û! eine Antwortinformation durch entsprechendes Ôffnen und Schließen der Schalteinrichtung 200Ί zum Master 20 übertragen, die gegebenenfalls auch die Adresse der Slaveeinrichtung 150i enthâlt. Der entsprechend modulierte Ruhestrom wird von der Mastereinrichtung 20 über die

Stromerfassungseinrichtung 120 empfangen und von der Auswerte- und Steuereinheit 60 entsprechend auswertet.

Nachdem die Mastereinrichtung 20 das Einschleifen der Slaveeinrichtung 150/ erkannt hat, erzeugt sie einen weiteren Stromimpuls in der Stromschleife 40 durch erneutes Ansteuern der Schalteinrichtung 110. Dieser Stromimpuls kann, sofern er identisch ist mit dem ersten Stromimpuls, von der Slaveeinrichtung 150/ als Bestätigung und von der Slaveeinrichtung 150n als Beginn der Systemkonfigurations-Erkennungsphase erkannt werden. Auf diese Weise kann die Slaveeinrichtung 150/ erkennen, dass sie ordnungsgemäß vom Master 20 erkannt wurde. Zudem kann sie hierdurch auch ihre Position innerhalb der Stromschleife 140 kontrollieren. Denn die Anzahl empfangener Stromimpuls entspricht der Anzahl an Slaveeinrichtungen, die der Slaveeinrichtung 150/ in der Kette folgen.

Unter Ansprechen auf den weiteren Stromimpuls sorgt die Auswerte- und Steuereinheit 160n dafür, dass die Schalteinrichtung 250n geôffnet wird. Dadurch wird der definierte Abschlusswiderstand 270 in die Stromschleife 140 eingeschleift, was den Gesamtwiderstand der Stromschleife 140 verändert und zu einer sprunghaften Spannungsänderung am Eingang der Stromschleife 140 im Master 20 führt. Diese Spannungsänderung erkennt der Master 20 wiederum als das Einschleifen eines weiteren Slaves 150n. Weist der Master 20 beispielsweise keine

Spannungsmesseinrichtung 240 auf, kann die Slaveeinrichtung 150n dem Master 20 ein Einschleifen dadurch signalisieren, dass die Slaveeinrichtung 150n zum Beispiel die Schalteinrichtung 200/ für einen definierten Zeitraum ôffnet. Alternativ kônnte die Slaveeinrichtung 150n eine Antwortinformation durch entsprechendes Ôffnen und Schließen der Schalteinrichtung 200/ zum Master 20 übertragen, die gegebenenfalls auch die Adresse der Slaveeinrichtung 150n enthâlt. Der entsprechend modulierte Ruhestrom wird von der Mastereinrichtung 20 über die Stromerfassungseinrichtung 120 empfangen und von der Auswerte- und Steuereinheit 60 entsprechend auswertet.

Sind mehr als zwei Slaveeinrichtungen an der Stromschleife 140 angeschlossen, wird das zuvor beschriebene Verfahren solange wiederholt, bis allé Slaves erkennt worden sind. Der Master 20 kann das Ende der Systemkonfigurations-Erkennungsphase beispielsweise dadurch erkennen, dass auf den vom Master 20 zuletzt erzeugten „negativen“ Stromimpuls keine Spannungsänderung am Eingang der Stromschleife 140 detektiert oder kein Antwortsignal von einer weiteren Slaveeinrichtung mehr empfangen worden ist.

Sobald die Systemkonfigurations- und Erkennungsphase abgeschlossen worden ist, kann diese, sofern sie erfolgreich war, von einer Bedienperson dem Master 20 gegenüber bestâtigt werden. Nach einer erfoigreichen System-Konfigurations-Erkennungsphase kennt der Master 20 die Anzahl angeschlossener Slaves und gegebenenfalls deren Adressen.

Das zuvor beschriebene Einschleifverfahren und die zuvor beschriebene

Systemkonfigurations-Erkennungsphase kônnen immer ausgeführt werden, wenn von den Slaveeinrichtungen zum Beispiel bestimmte Zustandsinformationen, wie zum Beispiel eine Information darüber, dass eine Slaveeinrichtung einen Zustandswechsel angefordert hat, abgefragt werden sollen.

Nunmehr betrachten wir noch einmal die in Figur 7 dargestellte beispielhafte Schaltungsanordnung der Stromquelle 100.

Wie bereits erwâhnt, ermôglich die Schaltungsanordnung gemäß Figur 7, dass die Stromquelle 100 eingeschaltet bleiben kann, auch wenn die Stromschleife 140 kurzzeitig oder langer geôffnet wird. Die Funktionsweise der Stromquelle wird in Verbindung 8a bis 8d nâher erlâutert.

Fig. 8c zeigt in Form von logischen Zustandswechseln, die durch die in die Stromschleife eingeschleiften Schalteinrichtungen 110, 200-, und 200n hervorgerufen werden, aufeinanderfolge Betriebszustânde des Kommunikationssystems 10. Ein High-Pegel zeigt an, dass die Stromschleife 140 geschlossen ist, ein Low-Pegel weist darauf hin, dass die Stromschleife unterbrochen ist. Die ersten drei Pulspaare stellen die Systemkonfigurations-Erkennungsphase bzw. Teachingphase dar, gefolgt von einem etwas lângeren High-Pegel, der das Ende der Teachingphase signalisiert. Der folgende lange High-Pegel signalisiert einen Betriebsmodus im fehlerfreien Betrieb. Der sich daran anschließende lange Low-Pegel weist darauf hin, dass sich das

Kommunikationssystem 10 im sichern Zustand befindet, die Stromschleife 140 ist also unterbrochen.

Figur 8b zeigt den Ausgangsstrom lout, der als Ruhestrom durch die Stromschleife 140 fließt, wenn die Stromschleife 140 entsprechend dem in Figur 8c gezeigten logischen Schaltzustand unterbrochen und geschlossen wird. Der Ausgangsstrom lout ist auf einem Maximalwert begrenzt.

Wie in Figur 8d zu sehen ist, nimmt die am Anschlusspunkt 132 und am

Masseanschluss 131 anliegende Ausgangsspannung Uout mit jedem Ôffnen der Stromschleife 140 zu. Sobald die Ausgangsspannung einen Schwellenwert erreicht, sorgt die in Figur 7 gezeigte Schaltungsanordnung dafür, dass der geregelte Strom Ireg abrupt auf einen einstellbaren Wert heruntergesetzt wird. Auf diese Weise kann der Leistungsverbrauch im Master 20 bei unterbrochener Stromschleife reduziert werden. Derzeitliche Verlauf des geregelten Stroms, der dem Strom durch den Längswiderstand 545 entspricht, ist in Fig. 8a gezeigt.

Mit anderen Worten: Die in Figur 7 gezeigte Schaltungsanordnung regelt in Abhângigkeit der am Eingang 131, 132 der Stromschleife 140 auftretenden Spannung den durch den Längswiderstand 545 fließenden geregelten Strom, so dass der Energieverbrauch während geöffneter Stromschleife im Master reduziert werden kann.

Die Aspekte der Erfindung werden nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen zusammengefasst.

Es ist ein Kommunikationssystem 10 zur strommodulierten Übertragung von Daten zwischen einer Mastereinrichtung und wenigstens einer Slaveeinrichtung vorgesehen. Wie Fig. 1 beispielhaft zeigt, weist das Kommunikationssystem 10 folgende Merkmale auf: a) eine Stromschleife 140, die zur Datenübertragung und optional zur

Energieversorgung ausgebildet ist, b) eine Mastereinrichtung 20 mit - einer ersten Auswerte- und Steuereinrichtung 60, - einer ersten in die Stromschleife 140 geschalteten, von der ersten Auswerte- und Steuereinrichtung 60 ansteuerbaren Schalteinrichtung 110, welche dazu ausgebildet ist, die Stromschleife 140 zur Übertragung von Daten zu ôffnen und zu schließen, - einer an die Stromschleife 140 angeschlossenen elektrischen Stromquelle 100, welche dazu ausgebildet ist, insbesondere im fehlerfreien Betrieb einen konstanten

'D A

Ruhestrom in die Stromschleife 140 einzuprâgen, - einer ersten in die Stromschleife 140 geschalteten Stromerfassungseinrichtung 120, welche mit der ersten Auswerte- und Steuereinrichtung 60 verbunden ist, wobei die erste Auswerte- und Steuereinrichtung 60 dazu ausgebildet ist, den von der ersten Stromerfassungseinrichtung 120 erfassten Strom auszuwerten, wobei die erste Auswerte- und Steuereinrichtung 60 ferner dazu ausgebildet sein kann, beispielsweise in Abhângigkeit von dem Auswerteergebnis die Ausführung einer definierten Aktion zu veranlassen, c) wenigstens eine Slaveeinrichtung 150η, 150n, die an die Stromschleife 140 angeschlossen ist und folgende Merkmale enthâlt: - eine zweite Auswerte- und Steuereinheit 160/, 160n, - eine zweite in die Stromschleife 140 geschaltete, von der zweiten Auswerte- und Steuereinrichtung 160/, 160n ansteuerbare Schalteinrichtung 200/, 200n, welche dazu ausgebildet ist, die Stromschleife 140 zur Übertragung von Daten zu ôffnen und zu schließen, - eine dritte von der zweiten Auswerte- und Steuereinrichtung 160/, 160n ansteuerbare Schalteinrichtung 250/, 250n, welche dazu ausgebildet ist, im geschlossenen Zustand die Stromschleife 140 kurzuschließen, wobei die zweite Auswerte- und Steuereinheit 160/, 160n dazu ausgebildet ist, die dritte Schalteinrichtung 250/, 250n wâhrend einer Systemkonfigurations-Erkennungsphase, die auch als Slave-Aufschaltungsphase oder Slave-Einschleifphase bezeichnet werden kann, vorübergehend zu schließen und anschließend wieder zu ôffnen, und wobei die erste Auswerte- und Steuereinheit 60 dazu ausgebildet ist, ein Anschalten der wenigstens einen Slaveeinrichtung 150/, 150n an die Stromschleife 140 bzw. ein Einschleifen der wenigstens einen Slaveeinrichtung 150/, 150n in die Stromschleife 140zu erkennen, indem zum Beispiel der sich beim Ôffnen der dritten Schalteinrichtung verändernde Gesamtwiderstand der Stromschleife 140 von der Mastereinrichtung 20 erfasst und ausgewertet wird, - eine in die Stromschleife 140 geschaltete zweite Stromerfassungseinrichtung 170/, 170n, welche mit der zweiten Auswerte- und Steuereinheit 160/, 160n verbunden ist, wobei die zweite Auswerte- und Steuereinheit 160/, 160n dazu ausgebildet ist, den von der zweiten Stromerfassungseinrichtung 170/, 170n erfassten Strom auszuwerten. Beispielsweise kann die zweite Auswerte- und Steuereinheit 160/, 160n dazu ausgebildet sein, in Abhângigkeit von dem Auswerteergebnis zum Beispiel das Ausführen einer definierten Aktion zu veranlassen.

Unter einer definierten Aktion kann zum Beispiel das Übertragen von Informationen, wie zum Beispiel das Übertragen von Adressen, Zustandsinformationen oder Steuerbefehlen, von der Mastereinrichtung zu der wenigstens einen Slaveeinrichtung oder von der wenigstens einen Slaveeinrichtung zu der Mastereinrichtung, das Deaktivieren von Ausgângen oder das teilweise oder vollstândige Abschalten des Kommunikationssystems verstanden werden.

Die Stromschleife 140 fungiert insbesondere als Kommunikationsschnittstelle zwischen der Mastereinrichtung 20 und der wenigstens einen Slaveeinrichtung 150^ 150n. Auf diese Weise kann jeder Teilnehmer innerhalb kurzer Zeit auf Zustandsânderungen innerhalb des Kommunikationssystems 10 reagieren. Dank der Verwendung einer Stromschleife und dem Auswerten eines Strompegels stôren Spannungshübe durch EMV-Einwirkungen nicht die Funktionsfâhigkeit des Kommunikationssystems 10. Folglich kann eine ausreichende Robustheit des Systems erzielt werden.

Um Spannungsânderungen am Eingang 131, 132 der Stromschleife 140 erkennen zu kônnen, kann die Mastereinrichtung 20 eine mit der ersten Auswerte- und Steuereinrichtung 60 verbundene Spannungsmesseinrichtung 240, die an den Eingang der Stromschleife 140 anschließbar ist, aufweisen, wobei die erste Auswerte- und Steuereinrichtung 60 dazu ausgebildet ist, die von der Spannungsmesseinrichtung 240 gemessenen Spannungen auszuwerten. Ferner kann sie dazu ausgebildet sein, gegebenenfalls in Abhângigkeit von dem Auswerteergebnis eine definierte Aktion auszuführen oder auszulôsen. Spannungsânderungen treten am Eingang 131, 132 der Stromschleife 140 zum Beispiel dann auf, wenn die dritte Schalteinrichtung 250!, 250n der wenigstens einen Slaveeinrichtung 150i, 150n geschlossen und wieder geôffnet wird oder die Stromschleife 140, aus welchen Gründen auch immer, unterbrochen wird.

Zahlreiche Ausgestaltungen hinsichtlich der Stromerfassungseinrichtungen sind denkbar. Vorzugsweise weist die erste Stromerfassungseinrichtung 120 der Mastereinrichtung 20 und die zweite Stromerfassungseinrichtung 170i, 170n der wenigstens einen Slaveeinrichtung 15Û!, 150n jeweils i) einen Optokoppler oder ii) einen Messwiderstand 121; 172-,, 172n und einen Differenzverstärker 122; 171 -,, 171 n auf, welcher mit der ersten bzw. zweiten Auswerte- und Steuereinheit 60; 160·,, 160n verbunden ist.

Die Mastereinrichtung 20 kann beispielsweise wenigstens einen mit der ersten Auswerte- und Steuereinheit 60 verbundenen ersten Eingang 40 aufweist, an den ein Sensor 30 anschließbar ist. Der Sensor kann ein Not-Aus-Schalter sein. Alternativ oder zusâtziich kann auch die wenigstens eine Slaveeinrichtung 150-,, 150n wenigstens einen mit der zweiten Auswerte- und Steuereinrichtung 160i, 160n verbundenen zweiten Eingang 183!, 183n aufweist, an den ebenfalls ein Sensor, zum Beispiel ein Zweihand-Schalter, anschließbar ist.

Um auch als Ι/0-Geräte verwendet werden zu kônnen, kann die Mastereinrichtung 20 wenigstens einen von der ersten Auswerte- und Steuereinheit 60 ansteuerbaren ersten Ausgang 70, 71 aufweisen, an den ein Aktor anschließbar ist. Alternativ Oder optional kann die wenigstens eine Slaveeinrichtung 150i, 150n wenigstens einen von der zweiten Auswerte- und Steuereinrichtung 160i, 160n ansteuerbaren zweiten Ausgang 184Ί, 1851; 184n, 185n aufweisen, an den ein Aktor anschließbar ist.

Um beispielsweise das Kommunikationssystem 10 in einen sicheren Zustand fahren zu kônnen, kann die erste Auswerte- und Steuereinheit 60 der Mastereinrichtung 20 die erste Schalteinrichtung 110 in definierter Weise zur Erzeugung eines

Zustandswechsel-Anforderungssignals ansteuern. Vorzugsweise wird hierzu die Stromschleife 140 mittels der ersten Schalteinrichtung 110 für eine vorbestimmte Mindestdauerdauer geôffnet. Denkbar ist auch, dass die Stromschleife bis zur Fehlerbeseitigung geôffnet bleibt.

Alternativ oder zusâtziich kann die zweite Auswerte- und Steuereinheit 160!, 160n die zweite Schalteinrichtung 200i, 200n der wenigstens einen Slaveeinrichtung in definierter Weise zur Erzeugung eines Zustandswechsel-Anforderungssignals ansteuern.

Um auf einen angeforderten Zustandswechsel reagieren zu kônnen, kann die erste Auswerte- und Steuereinrichtung 60 der Mastereinrichtung 20 dazu ausgebildet sein, unter Ansprechen auf ein empfangenes Zustandswechsel-Anforderungssignal den ersten Ausgang oder den an den ersten Ausgang angeschlossenen Aktor in einen sicheren Zustand zu überführen. Die zweite Auswerte- und Steuereinheit 160η, 160n kann dazu ausgebildet sein, unter Ansprechen auf ein empfangenes Zustandswechsel-Anforderungssignal den zweiten Ausgang oder den an den zweiten Ausgang angeschlossenen Aktor in einen sicheren Zustand zu überführen.

Um einen sicheren Zustand zu erreichen, kann die erste Auswerte- und

Steuereinrichtung 60 der Mastereinrichtung 20 dazu ausgebildet sein, unter Ansprechen auf ein empfangenes Zustandswechsel-Anforderungssignal die erste Schalteinrichtung 110 zu ôffnen. Die zweite Auswerte- und Steuereinheit 160η, 160n kann dazu ausgebildet sein, unter Ansprechen auf ein empfangenes Zustandswechsel-Anforderungssignal die zweite Schalteinrichtung 200η, 200n zu ôffnen.

Manchmal ist es wünschenswert, Daten über die Stromschleife 140 zu übertragen, auch wenn die Ausgânge in einem sicheren Zustand bleiben müssen. Demzufolge kann in vorteilhafter Weise die erste Auswerte- und Steuereinrichtung 60 dazu ausgebildet sein, den ersten Ausgang 70, 71 im sicheren Zustand zu halten und gleichzeitig die Stromschleife 140 zur Datenübertragung geschlossen zu halten. In ähnlicher Weise kann die zweite Auswerte- und Steuereinheit 160η, 160n dazu ausgebildet sein, den zweiten Ausgang 184/, 185/; 184n, 185n im sicheren Zustand zu halten und gleichzeitig die Stromschleife 140 zur Datenübertragung geschlossen zu halten.

Zweckmäßigerweise kann die erste Auswerte- und Steuereinrichtung 60 dazu ausgebildet sein, wâhrend einer Systemkonfigurations-Erkennungsphase die erste Schalteinrichtung 110 zu schließen und eine vorbestimmte Systeminformation in die Stromschleife 140 einzuprâgen. Die Systemkonfigurations-Erkennungsphase kann automatisch unter Ansprechen auf ein bestimmtes Ereignis von der Mastereinrichtung 20 oder durch eine Bedienperson eingeleitet werden. Hierzu kann die zweite Auswerte-und Steuereinrichtung 160/, 160n der wenigstens einen Slaveeinrichtung 150/, 150n dazu ausgebildet sein, wâhrend einer Systemkonfigurations-Erkennungsphase die zweite und dritte Schalteinrichtung 200/, 250/; 200n, 250n zu schließen und nach Empfang der vorbestimmten Systeminformation die dritte Schalteinrichtung 250/, 250n wieder zu ôffnen. Die vorbestimmte Systeminformation kann zum Beispiel die Adresse der wenigstens einen Slaveeinrichtung enthalten.

Vorteilhafterweise ist die elektrische Stromquelle 100 dazu ausgebildet, einen elektrischen Strom mit einstellbarem Pegel bereitzustellen.

Eine energiesparende und zuverlâssig schaltbare elektrische Stromquelle 100 weist vorzugsweise ein Schaltnetzteil 600 auf, welches einen Regler und einen Abwärtswandler aufweist, wobei eine stromgesteuerte Spannungsrückführung 601 an den Regler vorgesehen ist.

Vorzugsweise kônnen zwischen der Mastereinrichtung 20 und der wenigstens einen Slaveeinrichtung 150-1, 150nals Daten übertragende Steuerdaten, Prozessdaten, Parametrierungsdaten, Diagnosedaten, Slave basierte Zustandsdaten, die zum Beispiel eine Adresse, einen Zustandswechsel-Anforderungsbefehl, Bestätigungssignale und dergleichen enthalten, und sicherheitsrelevante Daten übertragen werden.

Damit das Kommunikationssystem 10 in einer Sicherheitsanwendung zum Einsatz kommen kann, sind die Mastereinrichtung 20 und die wenigstens eine Slaveeinrichtung 150-1, 150n vorzugsweise redundant ausgeführt. Beispiele einer redundant ausgebildeten Slaveeinrichtung 15(^ sind in den Figuren 2 bis 4 gezeigt, wobei die Varianten einer redundant ausgebildeten Slaveeinrichtung 15Ο3 durch die Bezugszeichen 150/, 150/' bzw. 150/“ gekennzeichnet sind. Beispiele einer redundant ausgebildeten Mastereinrichtung 20 sind in den Figuren 5 und 6 gezeigt, wobei die Varianten einer redundant ausgebildeten Mastereinrichtung 20 durch die Bezugszeichen 20' bzw. 20“ gekennzeichnet sind. Insbesondere weist die Mastereinrichtung 20‘, 20“ folgende weitere Merkmale auf: - eine weitere erste Auswerte- und Steuereinrichtung 380, - eine weitere erste in die Stromschleife 140 geschaltete, von der weiteren ersten Auswerte- und Steuereinrichtung 380 ansteuerbare Schalteinrichtung 420, welche dazu ausgebildet ist, die Stromschleife 140 zu ôffnen und zu schließen, - eine weitere erste in die Stromschleife 140 geschaltete Stromerfassungseinrichtung 410 bzw. 440, welche mit der weiteren ersten Auswerte- und Steuereinrichtung 380 verbunden ist, wobei die weitere erste Auswerte- und Steuereinrichtung 380 dazu ausgebildet ist, den von der weiteren ersten Stromerfassungseinrichtung 410 bzw. 440 erfassten Strom auszuwerten und beispielsweise in Abhângigkeit von dem Auswerteergebnis das Ausführen oder Auslösen einer definierten Aktion zu veranlassen. Alternativ oder zusâtziich kann die wenigstens eine Slaveeinrichtungen 150/, 150!“ bzw. 150i“‘folgende weitere Merkmale aufweisen: - eine weitere zweite Auswerte- und Steuereinheit 290 bzw. 350, - eine weitere zweite in die Stromschleife 140 geschaltete, von der weiteren zweiten Auswerte- und Steuereinrichtung 290 bzw. 350 ansteuerbare Schalteinrichtung 310 bzw. 340, - eine weitere dritte von der weiteren zweiten Auswerte- und Steuereinrichtung 290 bzw. 350 ansteuerbare Schalteinrichtung 320, welche in Reihe mit bzw. parallel zur der dritten Schalteinrichtung 250i, 250n geschaltet sein kann- es kann auch eine der beiden Schalteinrichtungen entfallen -, wobei die weitere zweite Auswerte- und Steuereinheit 290 bzw. 350 dazu ausgebildet ist, die weitere dritte Schalteinrichtung 320 wâhrend einer Systemkonfigurations-Erkennungsphase vorübergehend zu schließen und anschließend wieder zu ôffnen, und wobei die erste Auswerte- und Steuereinheit 60 und die weitere erste Auswerte-und Steuereinheit 380 jeweils dazu ausgebildet sind, ein Anschalten der wenigstens einen Slaveeinrichtung 150/, 150/ bzw. 150i“‘ an die Stromschleife 140 zu erkennen, und - eine weitere in die Stromschleife 140 geschaltete zweite Stromerfassungseinrichtung 300 bzw. 330, welche mit der weiteren zweiten Auswerte- und Steuereinheit 290 bzw. 350 verbunden ist, wobei die weitere zweite Auswerte- und Steuereinheit 290 bzw. 350 dazu ausgebildet ist, den von der weiteren zweiten Stromerfassungseinrichtung 300 bzw. 330 erfassten Strom auszuwerten und beispielsweise in Abhângigkeit von dem Auswerteergebnis das Ausführen einer definierten Aktion zu veranlassen.

Die Stromschleife 140 ist vorzugsweise mit einer Abschlusseinrichtung 270 abgeschlossen ist. Die Abschlusseinrichtung ist insbesondere ein elektrischer Widerstand mit definierter Größe.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Mastereinrichtung 20 vorgesehen, welche zum Einsatz in einem Kommunikationssystem 10 nach einem der Ansprüche 2 bis 14 ausgebildet ist. Sie weist insbesondere und folgende Merkmale auf: - eine erste Auswerte- und Steuereinrichtung 60, τ n - eine ersten in eine Stromschleife 140 schaltbare, von der ersten Auswerte- und Steuereinrichtung 60 ansteuerbaren Schalteinrichtung 110, welche dazu ausgebildet ist, die Stromschleife 140 zur Übertragung von Daten zu ôffnen und zu schließen, - eine an die Stromschleife 140 anschließbare elektrischen Stromquelle 100, welche dazu ausgebildet ist, einen konstanten Ruhestrom in die Stromschleife 140 einzuprâgen, - eine erste in die Stromschleife 140 schaltbare Stromerfassungseinrichtung 120, welche mit der ersten Auswerte- und Steuereinrichtung 60 verbunden ist, wobei die erste Auswerte- und Steuereinrichtung 60 dazu ausgebildet ist, den von der ersten Stromerfassungseinrichtung 120 erfassten Strom auszuwerten und in Abhângigkeit von dem Auswerteergebnis eine definierte Aktion auszuführen oder auszulösen, und - eine mit der ersten Auswerte- und Steuereinrichtung 60 verbundene

Spannungsmesseinrichtung 240, die an den Eingang der Stromschleife 140 anschließbar ist, wobei die erste Auswerte- und Steuereinrichtung 60 dazu ausgebildet ist, die von der Spannungsmesseinrichtung 240 gemessenen Spannungen auszuwerten. Ferner kann die erste Auswerte- und Steuereinrichtung 60 dazu ausgebildet sein, beispielsweise in Abhângigkeit von dem Auswerteergebnis das Ausführen einer definierten Aktion zu veranlassen.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist Slaveeinrichtung 150/, 150n vorgesehen, welche zum Einsatz in einem Kommunikationssystem 10 nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist und insbesondere folgende Merkmale aufweist: - eine Auswerte- und Steuereinheit 160/, 160n, - eine erste in eine Stromschleife 140 schaltbare, von der zweiten Auswerte- und Steuereinrichtung 160/, 160n ansteuerbare Schalteinrichtung 200/, 200n, welche dazu ausgebildet ist, die Stromschleife 140 zur Übertragung von Daten zu ôffnen oder zu schließen, - eine zweite von der zweiten Auswerte- und Steuereinrichtung 160i, 160n ansteuerbare Schalteinrichtung 250/, 250n, welche dazu ausgebildet ist, im geschlossenen Zustand die Stromschleife 140 kurzuschließen, wobei die zweite Auswerte- und Steuereinheit 160/, 160n dazu ausgebildet ist, die dritte Schalteinrichtung 250/, 250n wâhrend einer Systemkonfigurations-Erkennungsphase vorübergehend zu schließen und anschließend wieder zu ôffnen, - eine in die Stromschleife 140 schaltbare Stromerfassungseinrichtung 170/, 170n, welche mit der Auswerte- und Steuereinheit 160/, 160n verbunden ist, wobei die Q 1

Auswerte- und Steuereinheit 160^ 160n dazu ausgebildet ist, den von der zweiten Stromerfassungseinrichtung 170^ 170n erfassten Strom auszuwerten. Ferner kann die Auswerte- und Steuereinheit 160^ 160n dazu ausgebildet sein, beispielsweise in Abhângigkeit von dem Auswerteergebnis das Ausführen einer definierten Aktion zu veranlassen.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum automatischen Erkennen der Konfiguration eines Kommunikationssystems 10 nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Verfügung gestellt, das insbesondere folgende Schritte aufweist: a) Schließen einer ersten Schalteinrichtung 110 einer Mastereinrichtung 20 und Schließen einer zweiten Schalteinrichtung 20Û! und einer dritten Schalteinrichtung 250-, einer ersten an die Stromschleife 140 angeschlossenen Slaveeinrichtung 150-,, wobei die dritte Schalteinrichtung 250t die Stromschleife 140 kurzschließt; b) Übertragen, von der Mastereinrichtung 20, eines ersten strommodulierten Signais über die Stromschleife 140, welches von der ersten Slaveeinrichtung 15O3 empfangen und ausgewertet wird; c) Ôffnen, nach Auswertung des ersten strommodulierten Signais, der dritten Schalteinrichtung 250t durch die erste Slaveeinrichtung 150^ d) Erkennen, in der Mastereinrichtung, ob die erste Slaveeinrichtung 150Ί an der Stromschleife 140 angeschlossen ist.

Das Anschalten der ersten Slaveeinrichtung 150-, kann dadurch erkannt werden, dass unter Ansprechen auf das erste strommodulierte Signal eine Zustandsinformation von der ersten Slaveeinrichtung 150t zur Mastereinrichtung 20 übertragen wird, und zwar vor oder nach dem Ôffnen der dritten Schalteinrichtung 250^ welche der Mastereinrichtung 20 signalisiert, dass die erste Slaveeinrichtung 150-1 an der Stromschleife (140) angeschlossen ist. Optional kann die Zustandsinformation eine weitere Information enthalten, welche der Mastereinrichtung 20 signalisieren, dass die erste Slaveeinrichtung einen Zustandswechsel angefordert hat. Alternativ oder zusâtzlich kann in Schritt d) unter Ansprechen auf das Ôffnen der dritten Schalteinrichtung 250-i in der Mastereinrichtung 20 erkannt werden, dass die erste Slaveeinrichtung 150! an der Stromschleife 140 angeschlossen ist. Denn das Ôffnen der dritten Schalteinrichtung 250i verândert den Gesamtwiderstand der Stromschleife 140 in definierter Weise.

Diese Ânderung führt zu einer Spannungsânderung am Eingang der Stromschleife 140, welche von der Mastereinrichtung 20 erkannt werden kann.

Das Kommunikationssystem 10 und somit auch das Verfahren sind skalierbar. Hierzu kann wenigstens eine weitere Slaveeinrichtung 150n in Serie mit der ersten Slaveeinrichtung 150-, in die Stromschleife 140 eingeschleift werden, wobei die erste Slaveeinrichtung 150^ zwischen der Mastereinrichtung 20 und der wenigstens einen weiteren Slaveeinrichtung 150n angeordnet ist. Schritt a) umfasst dann das Schließen einer zweiten Schalteinrichtung 200n und einer dritten Schalteinrichtung 250n der wenigstens einen weiteren Slaveeinrichtung 150n, wobei die dritte Schalteinrichtung 250n der wenigstens einen weiteren Slaveeinrichtung 150n die Stromschleife 140 kurzschließt, und dass das Verfahren weitere dem Schritt d) zeitlich folgende Schritte aufweist: e) Übertragen, von der Mastereinrichtung 20, eines zweiten strommodulierten Signais über die Stromschleife 140, welches von der einen weiteren Slaveeinrichtung 150n empfangen und ausgewertet wird; f) Ôffnen, nach Auswertung des zweiten strommodulierten Signais, der dritten Schalteinrichtung 250n der weiteren Slaveeinrichtung 150n durch die weitere Slaveeinrichtung 150n; g) Erkennen, in der Mastereinrichtung, ob die weitere Slaveeinrichtung 150n an der Stromschleife 140 angeschlossen ist.

Ein „Angeschlossen-sein“ der weiteren Slaveeinrichtung kann dadurch erkannt werden, dass unter Ansprechen auf das zweite strommodulierte Signal eine Zustandsinformation von der weiteren Slaveeinrichtung 150n zur Mastereinrichtung 20 übertragen wird, und zwar vor oder nach dem Ôffnen der dritten Schalteinrichtung der weiteren Slaveeinrichtung 150n, wobei die Zustandsinformation der Mastereinrichtung 20 signalisiert, dass die weitere Slaveeinrichtung 150n an der Stromschleife (140) angeschlossen ist. Optional kann die Zustandsinformation eine weitere Information enthalten, welche der Mastereinrichtung 20 signaiisieren, dass die weitere Slaveeinrichtung einen Zustandswechsel angefordert hat. Alternativ oder zusâtziich kann in Schritt g) unter Ansprechen auf das Ôffnen der dritten Schalteinrichtung 250n der weiteren Slaveeinrichtung 250n in der Mastereinrichtung 20 erkannt werden, dass die weitere Slaveeinrichtung 150n an der Stromschleife 140 angeschlossen ist. Denn das Ôffnen der dritten Schalteinrichtung 250n verändert den Gesamtwiderstand der Stromschleife 140 in definierter Weise. Diese Ânderung führt zu einer Spannungsänderung am Eingang der Stromschleife 140, welche von der Mastereinrichtung 20 erkannt werden kann.

Vorteilhafte Verfahrensschritte sehen vor, dass von der ersten Slaveeinrichtung 150η ein Systemzustandswechsel angefordert werden kann, dass der von der ersten Slaveeinrichtung 150η angeforderte Systemzustandswechsel der Mastereinrichtung 20 signalisiert werden kann, dass von der weiteren Slaveeinrichtung 150n ein Systemzustandswechsel angefordert werden kann, und dass der von der weiteren Slaveeinrichtung 150n angeforderte Systemzustandswechsel der Mastereinrichtung 20 signalisiert werden kann.

Befindet sich zum Beispiel das gesamte Kommunikationssystem 10 in einem sichern Zustand, so kann nach Ausführung des Schritts d) das Kommunikationssystem 10 unter Steuerung der Mastereinrichtung 20 in einen definierten Systemzustand versetzt, vorzugsweise in den Betriebszustand zurückgesetzt werden. Dieser Vorgang kann auch als Entriegelung des Kommunikationssystems bezeichnet werden. In ähnlicher Weise kann auch nach Ausführung des Schritts g) das Kommunikationssystem 10 unter Steuerung der Mastereinrichtung 20 in einen definierten Systemzustand versetzt, vorzugsweise in den Betriebszustand zurückgesetzt werden.

Claims (22)

1. Kommunikationssystem (10) zur strommodulierten Übertragung von Daten zwischen einer Mastereinrichtung und wenigstens einer Slaveeinrichtung, wobei das Kommunikationssystem folgende Merkmale aufweist: a) eine Stromschleife (140), b) eine Mastereinrichtung (20) mit - einer ersten Auswerte- und Steuereinrichtung (60), - einer ersten in die Stromschleife (140) geschalteten, von der ersten Auswerte-und Steuereinrichtung (60) ansteuerbaren Schalteinrichtung (110), welche dazu ausgebildet ist, die Stromschleife (140) zur Übertragung von Daten zu ôffnen und zu schiießen, - einer an die Stromschleife (140) angeschlossenen elektrischen Stromquelle (100), welche dazu ausgebildet ist, einen konstanten Ruhestrom in die Stromschleife (140) einzuprâgen, - einer ersten in die Stromschleife (140) geschalteten Stromerfassungseinrichtung (120), welche mit der ersten Auswerte- und Steuereinrichtung (60) verbunden ist, wobei die erste Auswerte- und Steuereinrichtung (60) dazu ausgebildet ist, den von der ersten Stromerfassungseinrichtung (120) erfassten Strom auszuwerten, c) wenigstens eine Slaveeinrichtung (150i, 150n), die an die Stromschleife (140) angeschlossen ist und folgende Merkmale enthâlt: - eine zweite Auswerte- und Steuereinheit (160·,, 160n), - eine zweite in die Stromschleife (140) geschaltete, von der zweiten Auswerte-und Steuereinrichtung (160i, 160n) ansteuerbare Schalteinrichtung (200·,, 200n), welche dazu ausgebildet ist, die Stromschleife (140) zur Übertragung von Daten zu ôffnen und zu schließen, - eine dritte von der zweiten Auswerte- und Steuereinrichtung (160i, 160n) ansteuerbare Schaiteinrichtung (250!, 250n), welche dazu ausgebildet ist, im geschlossenen Zustand die Stromschleife (140) kurzuschließen, wobei die zweite Auswerte- und Steuereinheit (160^ 160n) dazu ausgebildet ist, die dritte Schalteinrichtung (250!, 250n) wâhrend einer Systemkonfigurations-Erkennungsphase vorübergehend zu schließen und anschließend wieder zu ôffnen, und wobei die erste Auswerte- und Steuereinheit (60) dazu ausgebildet ist, ein Anschalten der wenigstens einen Slaveeinrichtung (150i, 150n) an die Stromschleife (140) zu erkennen, - eine in die Stromschleife (140) geschaltete zweite Stromerfassungseinrichtung (170/, 170n), welche mit der zweiten Auswerte- und Steuereinheit (160/, 160n) verbunden ist, wobei die zweite Auswerte- und Steuereinheit (160/, 160n) dazu ausgebildet ist, den von der zweiten Stromerfassungseinrichtung (170i, 170n) erfassten Strom auszuwerten.

2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mastereinrichtung (20) eine mit der ersten Auswerte- und Steuereinrichtung (60) verbundene Spannungsmesseinrichtung (240), die an den Eingang der Stromschleife (140) anschließbar ist, aufweist, wobei die erste Auswerte- und Steuereinrichtung (60) dazu ausgebildet ist, die von der Spannungsmesseinrichtung (240) gemessenen Spannungen auszuwerten.

3. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stromerfassungseinrichtung (120) und die zweite Stromerfassungseinrichtung (170/, 170n) der wenigstens einen Slaveeinrichtung (150/, 150n) jeweils i) einen Optokoppler oder ii) einen Messwiderstand (121; 172/, 172n) und einen Differenzverstärker (122; 171/, 171 n), welcher mit der ersten bzw. zweiten Auswerte- und Steuereinheit (60; 160/, 160n) verbunden ist, aufweisen.

4. Kommunikationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mastereinrichtung (20) wenigstens einen mit der ersten Auswerte- und Steuereinheit (60) verbundenen ersten Eingang (40) aufweist, und/oder dass die wenigstens eine Slaveeinrichtung (150/, 150n) wenigstens einen mit der zweiten Auswerte- und Steuereinrichtung (160/, 160n) verbundenen zweiten Eingang (183/, 183n) aufweist, wobei an den ersten Eingang (40) und den zweiten Eingang (183/, 183n) jeweils ein Sensor anschließbar ist.

5. Kommunikationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mastereinrichtung (20) wenigstens einen von der ersten Auswerte- und Steuereinheit (60) ansteuerbaren ersten Ausgang (70, 71) aufweist, und/oder dass die wenigstens eine Slaveeinrichtung (150^ 150n) wenigstens einen von der zweiten Auswerte- und Steuereinrichtung (160n 160n) ansteuerbaren zweiten Ausgang (1841t 1851; 184n, 185n) aufweist.

6. Kommunikationssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auswerte- und Steuereinheit (60) der Mastereinrichtung (20) die erste Schalteinrichtung (260) in definierter Weise zur Erzeugung eines Zustandswechsel-Anforderungssignals ansteuern kann, dass die zweite Auswerte- und Steuereinheit (160n 160n) die zweite Schalteinrichtung (200^ 200n) in definierter Weise zur Erzeugung eines Zustandswechsel-Anforderungssignals ansteuern kann, dass die erste Auswerte- und Steuereinrichtung (60) der Mastereinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, unter Ansprechen auf ein empfangenes Zustandswechsel-Anforderungssignal den ersten Ausgang (70, 71) in einen sicheren Zustand zu überführen, und dass die zweite Auswerte- und Steuereinheit (160^ 160n) dazu ausgebildet ist, unter Ansprechen auf ein empfangenes Zustandswechsel-Anforderungssignal den zweiten Ausgang (1843, 1851; 184n, 185n) in einen sicheren Zustand zu überführen.

7. Kommunikationssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auswerte- und Steuereinrichtung (60) der Mastereinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, unter Ansprechen auf ein empfangenes Zustandswechsel-Anforderungssignal die erste Schalteinrichtung (110) zu öffnen, und dass die zweite Auswerte- und Steuereinheit (160i, 160n) dazu ausgebildet ist, unter Ansprechen auf ein empfangenes Zustandswechsel-Anforderungssignal die zweite Schalteinrichtung (2001; 200n) zu öffnen.

8. Kommunikationssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auswerte- und Steuereinrichtung (60) dazu ausgebildet ist, den ersten Ausgang (70, 71) im sicheren Zustand zu halten und gleichzeitig eine Datenübertragung über die Stromschleife (140) zu ermöglichen, und dass die zweite Auswerte- und Steuereinheit (160-,, 160n) dazu ausgebildet ist, den zweiten Ausgang (184^ 185^ 184n, 185n) im sicheren Zustand zu halten und gleichzeitig eine Datenübertragung über die Stromschleife (140) zu ermöglichen.

9. Kommunikationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auswerte- und Steuereinrichtung (60) dazu ausgebildet ist, wâhrend einer Systemkonfigurations-Erkennungsphase die erste Schalteinrichtung (110) zu schließen und eine vorbestimmte Systeminformation in die Stromschleife (140) einzuprâgen, und dass die zweite Auswerte- und Steuereinrichtung (160^ 160n) der wenigstens einen Slaveeinrichtung (150i, 150n) dazu ausgebildet ist, wâhrend einer Systemkonfigurations-Erkennungsphase die zweite und dritte Schalteinrichtung (200!, 250% 200n, 250n) zu schließen und nach Empfang der vorbestimmten Systeminformation die dritte Schalteinrichtung (250^ 250n) wieder zu ôffnen.

10. Kommunikationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Stromquelle (100) dazu ausgebildet ist, einen elektrischen konstanten Strom mit einstellbarem Pegel bereitzustellen.

11. Kommunikationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Stromquelle (100) als Schaltnetzteil (800) ausgebildet ist, welches einen Regler und einen Abwärtswandler mit einer stromgesteuerten Spannungsrückführung (801) an den Regler aufweist.

12. Kommunikationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mastereinrichtung (20‘, 20“) folgende weitere Merkmale aufweist: - eine weitere erste Auswerte- und Steuereinrichtung (380), - eine weitere erste in die Stromschleife (140) geschaltete, von der weiteren ersten Auswerte- und Steuereinrichtung (380) ansteuerbare Schalteinrichtung (420), welche dazu ausgebildet ist, die Stromschleife (140) zu öffnen und zu schließen, - eine weitere erste in die Stromschleife (140) geschaltete Stromerfassungseinrichtung (410; 440), welche mit der weiteren ersten Auswerte- und Steuereinrichtung (380) verbunden ist, wobei die weitere erste Auswerte- und Steuereinrichtung (380) dazu ausgebildet ist, den von der weiteren ersten Stromerfassungseinrichtung (440) erfassten Strom auszuwerten, und/oder dass die wenigstens eine Slaveeinrichtungen (1501; 150/ ΙδΟ/',ΙδΟ/“) folgende weitere Merkmale aufweist: - eine weitere zweite Auswerte- und Steuereinheit (290; 350), - eine weitere zweite in die Stromschleife (140) geschaltete, von der weiteren zweiten Auswerte- und Steuereinrichtung (290; 350)) ansteuerbare Schalteinrichtung (310; 311; 340), - eine weitere dritte von der weiteren zweiten Auswerte- und Steuereinrichtung (290; 350) ansteuerbare Schalteinrichtung (320), welche in Reihe mit oder parallel zu der dritten Schalteinrichtung (250/, 250n) geschaltet ist, wobei die weitere zweite Auswerte- und Steuereinheit (290; 350) dazu ausgebildet ist, die dritte Schalteinrichtung (320) wâhrend einer Systemkonfigurations-Erkennungsphase vorübergehend zu schließen und anschließend wieder zu öffnen, und wobei die erste Auswerte- und Steuereinheit (60) und die weitere erste Auswerte- und Steuereinheit (380) jeweils dazu ausgebildet sind, ein Anschalten der wenigstens einen Slaveeinrichtung (150/, 150n) an die Stromschleife (140) zu erkennen, und - eine weitere in die Stromschleife (140) geschaltete zweite Stromerfassungseinrichtung (300; 330)), welche mit der weiteren zweiten Auswerte- und Steuereinheit (290; 350) verbunden ist, wobei die weitere zweite Auswerte- und Steuereinheit (290; 350) dazu ausgebildet ist, den von der weiteren zweiten Stromerfassungseinrichtung (300; 330) erfassten Strom auszuwerten.

13. Kommunikationssystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschleife (140) mit einer Abschlusseinrichtung (270) abgeschlossen ist.

14. Mastereinrichtung (20), welche zum Einsatz in einem Kommunikationssystem (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 13 ausgebildet ist und folgende Merkmale aufweist: - eine erste Auswerte- und Steuereinrichtung (60), - eine ersten in eine Stromschleife (140) schaltbare, von der ersten Auswerte-und Steuereinrichtung (60) ansteuerbaren Schalteinrichtung (110), welche dazu ausgebildet ist, die Stromschleife (140) zur Übertragung von Daten zu ôffnen und zu schließen, - eine an die Stromschleife (140) anschließbare elektrischen Stromquelle (100), welche dazu ausgebildet ist, einen konstanten Ruhestrom in die Stromschleife (140) einzuprâgen, - eine erste in die Stromschleife (140) schaltbare Stromerfassungseinrichtung (120), welche mit der ersten Auswerte- und Steuereinrichtung (60) verbunden ist, wobei die erste Auswerte- und Steuereinrichtung (60) dazu ausgebildet ist, den von der ersten Stromerfassungseinrichtung (120) erfassten Strom auszuwerten, und - eine mit der ersten Auswerte- und Steuereinrichtung (60) verbundene Spannungsmesseinrichtung (240), die an den Eingang der Stromschleife (140) anschließbar ist, wobei die erste Auswerte- und Steuereinrichtung (60) dazu ausgebildet ist, die von der Spannungsmesseinrichtung (240) gemessenen Spannungen auszuwerten.

15. Slaveeinrichtung (1501τ 150n), welche zum Einsatz in einem Kommunikationssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist und folgende Merkmale aufweist: - eine Auswerte- und Steuereinheit (160i, 160n), - eine erste in eine Stromschleife (140) schaltbare, von der zweiten Auswerte-und Steuereinrichtung (160!, 160n) ansteuerbare Schalteinrichtung (200!, 200n), welche dazu ausgebildet ist, die Stromschleife (140) zur Übertragung von Daten zu ôffnen oder zu schließen, - eine zweite von der zweiten Auswerte- und Steuereinrichtung (160Ί, 160n) ansteuerbare Schalteinrichtung (250/, 250n), welche dazu ausgebildet ist, im geschlossenen Zustand die Stromschleife (140) kurzuschließen, wobei die zweite Auswerte- und Steuereinheit (160/, 160n) dazu ausgebildet ist, die dritte Schalteinrichtung (250/, 250n) wâhrend einer Systemkonfigurations-Erkennungsphase vorübergehend zu schließen und anschließend wieder zu ôffnen, - eine in die Stromschleife (140) schaltbare Stromerfassungseinrichtung (170/, 170n), welche mit der Auswerte- und Steuereinheit (160/, 160n) verbunden ist, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (160/, 160n) dazu ausgebildet ist, den von der zweiten Stromerfassungseinrichtung (170/, 170n) erfassten Strom auszuwerten.

16. Verfahren zum automatischen Erkennen der Konfiguration eines Kommunikationssystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit folgenden Schritten: a) Schließen einer ersten Schalteinrichtung (110) einer Mastereinrichtung (20) und Schließen einer zweiten und einer dritten Schalteinrichtung (200/, 250/) einer ersten an die Stromschleife (140) angeschlossenen Slaveeinrichtung (150/), wobei die dritte Schalteinrichtung (250) die Stromschleife (140) kurzschließt; b) Übertragen, von der Mastereinrichtung (20), eines ersten strommodulierten Signais über die Stromschleife (140), welches von der ersten Slaveeinrichtung (150/) empfangen und ausgewertet wird; c) Ôffnen, nach Auswertung des ersten strommodulierten Signais, der dritten Schalteinrichtung (250/) durch die erste Slaveeinrichtung (150/); d) Erkennen, in der Mastereinrichtung, ob die erste Slaveeinrichtung (150/) an der Stromschleife (140) angeschlossen ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass unter Ansprechen auf das erste strommodulierte Signal eine Zustandsinformation von der ersten Slaveeinrichtung (150/) zur Mastereinrichtung (20) übertragen wird, welche der Mastereinrichtung (20) signalisiert, dass die erste Slaveeinrichtung (150/) an der Stromschleife (140) angeschlossen ist, und/oder dass in Schritt d) unter Ansprechen auf das Ôffnen der dritten Schalteinrichtung (250-0 in der Mastereinrichtung (20) erkannt wird, dass die erste Slaveeinrichtung (1500 θη der Stromschleife (140) angeschlossen ist.

18. Verfahren nach Anspruch 16 Oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Slaveeinrichtung (150n) in Serie mit der ersten Slaveeinrichtung (1500 in die Stromschleife eingeschleift ist, wobei die erste Slaveeinrichtung (1500 zwischen der Mastereinrichtung (20) und der wenigstens einen weiteren Slaveeinbrichtung (150n) angeordnet ist, dass Schritt a) das Schließen einer zweiten und dritten Schalteinrichtung (200n, 250n) der wenigstens einen weiteren Slaveeinrichtung (150n) umfasst, wobei die dritte Schalteinrichtung (250n) der wenigstens einen weiteren Slaveeinrichtung (150n) die Stromschleife (140) kurzschließt, und dass das Verfahren weitere dem Schritt d) zeitlich folgende Schritte aufweist: e) Übertragen, von der Mastereinrichtung (20), eines zweiten strommodulierten Signals über die Stromschleife (140), welches von der einen weiteren Slaveeinrichtung (150n) empfangen und ausgewertet wird; f) Ôffnen, nach Auswertung des zweiten strommodulierten Signals, der dritten Schalteinrichtung (250n) der weiteren Slaveeinrichtung (150n) durch die weitere Slaveeinrichtung (150n); g) Erkennen, in der Mastereinrichtung, ob die weitere Slaveeinrichtung (150n) an der Stromschleife (140) angeschlossen ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass unter Ansprechen auf das zweite strommodulierte Signal eine Zustandsinformation von der weiteren Slaveeinrichtung (150n) zur Mastereinrichtung (20) übertragen wird, welche der Mastereinrichtung (20) signalisiert, dass die weitere Slaveeinrichtung (150n) an der Stromschleife (140) angeschlossen ist, und/oder dass in Schritt g) unter Ansprechen auf das Ôffnen der dritten Schalteinrichtung (250n) der weiteren Slaveeinrichtung (250n) in der Mastereinrichtung (20) erkannt wird, dass die weitere Slaveeinrichtung (150n) an der Stromschleife (140) angeschlossen ist.

20. Verfahren nach Anspruch 17 und 19 dadurch gekennzeichnet, dass von der ersten Slaveeinrichtung (1500 ein Systemzustandswechsel angefordert werden kann, dass der von der ersten Slaveeinrichtung (1500 angeforderte Systemzustandswechsel der Mastereinrichtung (20) signalisiert werden kann, dass von der weiteren Slaveeinrichtung (150n) ein Systemzustandswechsel angefordert werden kann, und dass der von der weiteren Slaveeinrichtung (150n) angeforderte Systemzustandswechsel der Mastereinrichtung (20) signalisiert werden kann.

21. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ausführung des Schritts d) das Kommunikationssystem (10) unter Steuerung der Mastereinrichtung (20) in einen definierten Systemzustand versetzt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ausführung des Schritts g) das Kommunikationssystem (10) unter Steuerung der Mastereinrichtung (20) in einen definierten Systemzustand versetzt wird.