WO2017068056A1 - Verteilermodul mit wahlschalter - Google Patents

Verteilermodul mit wahlschalter Download PDF

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WO2017068056A1
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distribution module
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memory
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Markus Jung
Gerald Lieb
Carsten TETTENBORN
Julian VOSSELER
Thomas SCHÖPF
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Belden Deutschland Gmbh
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/42—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/10—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using selector switches
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/18—Multiprotocol handlers, e.g. single devices capable of handling multiple protocols
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25217—Configure communication protocol, select between several

Definitions

  • the invention relates to a Verteiiermodul and a method for operating such a distributor module according to the features of the preamble of the respective independent claims.
  • a distributor module comprising a housing and a bus connection and a plurality of device connections is known from DE 102 27 422 A1.
  • a central computer such as a control device, a PLC device or the like, and connected to the device connections devices such as sensors, actuators and the like.
  • electronic units are arranged which distribute the data received via the bus connection to the device connections and thus to the devices connected thereto and vice versa.
  • the protocol that is selected usually only determines the commutation between the controller and the distributor module.
  • IO-Link is not a protocol that communicates with a controller.
  • this fixed specification of a communication protocol impedes the flexible use of distributor modules in those cases in which the distributor module is to be used for a plurality of communication protocols. For example, in an application environment, if the controller and devices use a particular communication protocol, then a distributor module having exactly that communications protocol must also be used. However, in another application environment with a different communication protocol, this distribution module can not be used, but another distribution module must be provided that works with the other communication protocol.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a distributor module and a method for operating such a distributor module, with which the disadvantages described above are avoided and with which in particular the uniqueness of the communication protocol used is given.
  • the distributor module per se according to the invention means of election are provided by means of which one of several communication protocols which are stored in a memory within the housing, from outside the housing is manually selectable.
  • several communication protocols are stored in a memory within the distribution module and are kept available for selection. This initially advantageously increases the flexibility in the use of such a distribution module, as it in different application environments, the different Use communication protocols, can be used.
  • the communication protocol to be used which is to be retrieved from the memory, can be selected in a simple manner via a Wahiffen specifically by a user, so that is given by this manual selection uniqueness with respect to the communication protocol used.
  • the operation of the distributor module can be started very quickly.
  • the memory in which the plurality of communication protocols are stored is designed as a non-volatile memory. This has the significant advantage that in the event of power supply interruptions or failures, the stored data representing the communication protocols will be retained in the memory and will be immediately available once power is restored. However, if a protocol has been selected and the controller parameterizes the distributor module via this protocol and the device then starts the cyclic data exchange, the ID of this protocol is also stored non-volatile. This log is then started the next time the device is started without a switch request.
  • the selection means are designed as Dreh inchesschaiter. This has the advantage that the selection of the communication protocol to be used can be done very quickly and easily and clearly via such a rotary selector switch, wherein at the same time can be clearly identified by the position of the rotary selector switch, especially with a suitable label, which communication protocol is currently being used.
  • the selector means are designed as dip switches, membrane keypads, touch screens or key switches.
  • DIP switches have the advantage that they can be switched over very quickly.
  • a membrane keyboard has the advantage that the specification of the communication protocol can be done easily and at the same time due to the covering of the keyboard by means of foil mechanical protection against external influences acting on the distributor module influences, in particular spray water, contamination and the like, is given.
  • a touch screen has the advantage of being a very simple one Operation, whereby it is possible with a key switch not only to select the desired communication protocol, but to prevent by means of a key that once set communication protocol is changed. This serves above all the safety of the operation of the distributor module.
  • the choice of means, so the electromechanical or electronic adjustment serve to determine the preferably industrial communication protocol after switching on the supply voltage and start.
  • the electromechanical or electronic adjustment option referred to below as the electrical adjustment option or protocol selection switch, preferably refers to industrial fieldbus devices such as e.g. IO distribution modules that work with all available standardized communication protocols (such as Profibus®, PROFINET IO®, Ethernet / IP TM, EtherCAT®, SERCOSIII®, Powerlink®, CANopen®, DeviceNet TM, and others).
  • the industrial fieldbus devices mentioned here can have any number of different communication protocols stored in the device's non-volatile memory.
  • the selection and the start of the industrial communication protocol are based on the already mentioned principle.
  • a communication protocol that has just been started can only be changed after a power cycle (off-on) by changing the protocol selector switch position, if the selected communication protocol has not previously carried out any cyclic data exchange with a communication master (such as a higher-level control device or the like).
  • a so-called “Factory Reset” may be necessary to activate the new communication protocol if the previously activated communication protocol on the fieldbus device has been set once by the communication master to the status "cyclic communication”.
  • the electrical adjustment can, as already mentioned, for example, rotary switches, dip switches, membrane switches, touch screen, keyswitch or the like, if they are already part of the industrial fieldbus device in an advantageous manner and are normally used to set the fieldbus address or IP address.
  • a distributor module 1 is shown in principle, which has a housing 2. Electronic units such as computing units, memory, power supply and the like are housed in the housing 2, but not shown in detail. Furthermore, the distribution module 1 has a bus connection 3, with which the distribution module 1 can be connected via a data line to a computing unit, not shown. In addition, the distributor module 1 has a device connection 4, preferably a plurality of identical or different device connections 4. At these device terminals 4, which are formed for example as M8 or M12 screw connector, not shown devices such as actuators, sensors, computers, other distribution modules and the like are connected.
  • the electronic units arranged in the housing 2 allow the data exchange and the distribution of data between the arithmetic unit, which is connected to the bus terminal 3, and the devices, which are connected to the device terminals 4.
  • This data exchange takes place via fixed, preferably standardized or even proprietary communication protocols.
  • the communication protocol of the distributor module must be the communication protocol of the arithmetic unit for the exchange of data between the individual elements.
  • selection means in particular a rotary dial 5, are provided in the housing 2 of the distributor module 1.
  • selection means in particular the rotary selector switch 5, are accessible from outside the housing 2 of the distributor module 1, so that by changing the position of the selection means, in particular the rotary selector switch 5, from the memory within the housing 2 of the distributor module 1, the communication protocol to be set is called, with which the Verteilermodui 1 is operated after its selection.
  • the two bus connections are looped through in the case of field buses or, in the case of Ethernet protocols, via an internal switch. But it would also be enough each a power and a Busanschiuss.

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Abstract

Es wird ein Verteilermodul (1) und Verfahren zum Betreiben eines Verteilermoduls offenbart. Ein Verteilermodul weist ein Gehäuse (2) sowie einen Busanschluss (3) und mehrere Geräteanschlüsse (4) auf. Es sind Wahlmittel (5), insbesondere ein Drehwahlschalter, vorgesehen sind, mittels derer eines von mehreren Kommunikationsprotokollen, die in einem Speicher innerhalb des Gehäuses (2) abgespeichert sind, von außerhalb des Gehäuses (2) manuell auswählbar ist. Alternativ können die Wahlmittel auch als DIP-Schalter, Folientastatur, Touchscreen oder Schlüsselschalter ausgebildet sein. Der Speicher ist vorzugsweise nichtflüchtig. Wurde ein Protokoll ausgewählt und die Steuerung parametriert das Verteilermodul über dieses Protokoll und das Gerät startet daraufhin in den zyklischen Datenaustausch, so wird auch die ID dieses Protokolls nichtflüchtig gespeichert. In dem Gehäuse (2) sind elektronische Einheiten wie Recheneinheiten, Speicher, Stromversorgung und dergleichen untergebracht. Weiterhin weist das Verteilermodul (1) einen Bus-Anschluss (3) auf, mit dem das Verteilermodul (1) über eine Datenleitung an eine nicht dargestellte Recheneinheit angeschlossen werden kann. Das Verteilermodul (1) weist vorzugsweise mehrere gleichartige oder voneinander unterschiedliche Geräteanschlüsse (4) auf. Die elektromechanische oder elektronische Einstellmöglichkeit bezieht sich dabei vorzugsweise auf industrielle Feldbusgeräte wie z.B. IO-Verteilermodule, die mit standardisierten Kommunikationsprotokollen arbeiten (z.B. Profibus, PROFINET IO, Ethernet/IP, EtherCAT, SERCOSIII, Powerlink, CANopen, DeviceNet).

Description

B E S C H R E I B U N G
Verteilermodul mit Wahlschalter
Die Erfindung betrifft ein Verteiiermodul sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Verteilermoduls gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche.
Ein Verteilermodul, aufweisend ein Gehäuse sowie einen Bus-Anschluss sowie mehrere Geräteanschlüsse ist aus der DE 102 27 422 A1 bekannt. An einem solchen Verteilermodul ist an seinem zentralen Bus-Anschluss über eine Datenleitung ein zentraler Rechner, wie zum Beispiel eine Steuereinrichtung, eine SPS-Einrichtung oder dergleichen, und an den Geräteanschlüssen Geräte wie Sensoren, Aktuatoren und dergleichen angeschlossen. Innerhalb des Gehäuses des Verteilermoduls sind elektronische Einheiten angeordnet, die die über den Bus-Anschluss empfangenen Daten an die Geräteanschlüsse und somit an die daran angeschlossenen Geräte verteilen und umgekehrt. Bei dieser Ausführungsform ist es erforderlich, dass der Datenaustausch zwischen dem Verteilermodul sowie der daran angeschlossenen Steuereinheit über ein festes vorgegebenes Kommunikationsprotokoil erfolgt. Das Protokoll das ausgewählt wird bestimmt normalerweise nur die Kommutation zwischen Steuerung und Verteilermodul. Wenn eine Kommunikation zwischen Verteilermodul und angeschlossenen Geräten stattfindet, so handelt es sich normalerweise um andere Protokolle, z.B. IO-Link oder proprietäre Protokolle oder eine digitale ln-/Out- Schnittstelle (IO-Link ist wiederrum kein Protokoll, das mit einer Steuerung kommuniziert.) Allerdings behindert diese feste Vorgabe eines Kommunikationsprotokolis den flexiblen Einsatz von Verteilermodulen in denjenigen Fällen, in denen das Verteilermodul für mehrere Kommunikationsprotokolle eingesetzt werden soll. Verwenden beispielsweise in einer Anwendungsumgebung die Steuereinheit und die Geräte ein bestimmtes Kommunikationsprotokoll, muss auch ein Verteilermodul mit genau diesem Kommunikationsprotokoll eingesetzt werden. In einer anderen Anwendungsumgebung mit einem anderen Kommunikationsprotokoll kann dieses Verteilermodul jedoch nicht eingesetzt werden, sondern es muss ein weiteres Verteilermodul vorgehalten werden, welches mit dem anderen Kommunikationsprotokoll arbeitet. Dies ist hinsichtlich der Vielfalt möglicher Kommunikationsprotokolle in nachteiliger weise sehr aufwendig, da unterschiedliche Verteilermodule mit jeweils anderen Kommunikationsprotokollen vorgehalten werden müssen. Außerdem ist nicht unbedingt für den Anwender eines Verteilermoduls bei dessen Einsatz erkennbar, ob er das Verteilermodul mit dem richtigen Kommunikationsprotokoll, welches dem Kommunikationsprotokoll entspricht, welches die Steuereinrichtung und die Geräte verwenden, ausgewählt hat.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verteilermodul und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Verteilermoduls anzugeben, mit der die eingangs geschilderten Nachteile vermieden werden und mit dem insbesondere die Eindeutigkeit des verwendeten Kommunikationsprotokolls gegeben ist.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der beiden unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Hinsichtlich des Verteilermoduls an sich sind erfindungsgemäß Wahlmittel vorgesehen, mittels derer eines von mehreren Kommunikationsprotokollen, die in einem Speicher innerhalb des Gehäuses abgespeichert sind, von außerhalb des Gehäuses manuell auswählbar ist. Zum einen sind mehrere Kommunikationsprotokolle in einem Speicher innerhalb des Verteiiermoduls abgespeichert und werden zur Auswahl vorgehalten. Damit erhöht sich zunächst in vorteilhafter Weise die Flexibilität beim Einsatz eines solchen Verteilermoduls, da es in unterschiedlichen Anwendungsumgebungen, die unterschiedliche Kommunikationsprotokolle einsetzen, verwendet werden kann. Außerdem kann das zu verwendende Kommunikationsprotokoll, welches aus dem Speicher abgerufen werden soll, auf einfache Art und Weise über ein Wahimittel gezielt von einem Anwender ausgewählt werden, sodass durch diese manuelle Auswahl Eindeutigkeit hinsichtlich des verwendeten Kommunikationsprotokolls gegeben ist. Außerdem kann durch die manuelle Auswahl des zu verwendenden Kommunikationsprotokolls der Betrieb des Verteilermoduls sehr schnell begonnen werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Speicher, in dem die mehreren Kommunikationsprotokolle abgelegt sind, als nicht flüchtiger Speicher ausgebildet. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass im Falle von Unterbrechungen oder Ausfällen in der Stromversorgung die abgespeicherten Daten, die die Kommunikatiönsprotokolle darstellen, in dem Speicher erhalten bleiben und sofort wieder zur Verfügung stehen, sobald die Stromversorgung wiederhergestellt ist. Wurde jedoch ein Protokoll ausgewählt und die Steuerung parametriert das Verteilermodul über dieses Protokoll und das Gerät startet daraufhin in den zyklischen Datenaustausch, so wird auch die ID dieses Protokolls nichtflüchtig gespeichert. Dieses Protokoll wird dann beim nächsten Start des Geräts ohne Schalterabfrage gestartet.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Wahlmittel als Drehwahlschaiter ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass über einen solchen Drehwahlschalter die Auswahl des zu verwendenden Kommunikationsprotokolls sehr schnell und einfach sowie übersichtlich erfolgen kann, wobei gleichzeitig auch über die Stellung des Drehwahlschalters eindeutig erkannt werden kann, insbesondere bei geeigneter Beschriftung, welches Kommunikationsprotokoll gerade verwendet wird.
Alternativ zu einem Drehwahlschalter ist es auch denkbar, dass die Wahlmittel als Dip- Schalter, Folientastatur, Touchscreen oder Schlüsselschalter ausgebildet sind. Dip- Schalter haben den Vorteil, dass sie sich sehr schnell umschalten lassen. Eine Folientastatur hat den Vorteil, dass die Vorgabe des Kommunikationsprotokolls unkompliziert erfolgen kann und gleichzeitig aufgrund der Abdeckung der Tastatur mittels Folie ein mechanischer Schutz vor äußeren auf das Verteilermodul einwirkenden Einflüssen, insbesondere Spritzwasser, Verschmutzungen und dergleichen, gegeben ist. Ein Touchscreen hat den Vorteil einer sehr einfachen Bedienung, wobei es mit einem Schlüsselschalter möglich ist, nicht nur das gewünschte Kommunikationsprotokoll auszuwählen, sondern mittels eines Schlüssels zu verhindern, dass das einmal eingestellte Kommunikationsprotokoll verändert wird. Dies dient vor allem der Sicherheit des Betriebes der Verteilermoduls.
Die Wahlmittel, also die elektromechanische oder elektronische Einstellmöglichkeit, dienen dazu, das vorzugsweise industrielle Kommunikationsprotokoll nach Einschalten der Versorgungsspannung zu bestimmen und zu starten. Die elektromechanische oder elektronische Einstelimöglichkeit, nachfolgend als elektrische Einstellmöglichkeit bzw. Protokollwahlschalter benannt, bezieht sich dabei vorzugsweise auf industrielle Feldbusgeräte wie z.B. IO-Verteilermodule, die mit allen verfügbaren standardisierten Kommunikationsprotokollen arbeiten (z.B. Profibus®, PROFINET IO®, Ethernet/IP™, EtherCAT®, SERCOSIII®, Powerlink®, CANopen®, DeviceNet™, und weitere). Die hier genannten industriellen Feldbusgeräte können eine beliebige Anzahl von unterschiedlichen Kommunikationsprotokollen im nichtflüchtigen Speicher des Geräts abgelegt haben.
Die Auswahl und der Start des industriellen Kommunikationsprotokolls erfolgt nach dem bereits erwähnten Prinzip. Ein einmal gestartetes Kommunikationsprotokoll lässt sich durch Änderung der Protokollwahlschalterstellung erst nach einem Power-Zyklus (Aus-Ein) ändern, wenn das gewählte Kommunikationsprotokoll zuvor noch keinen zyklischen Datenaustausch mit einem Kommunikationsmaster (wie eine übergeordnete Steuereinrichtung oder dergleichen) durchgeführt hat. Nach Änderung der Protokollwahlschalterstellung kann ein sogenannter „Factory Reset" zur Aktivierung des neuen Kommunikationsprotokolls notwendig werden, wenn das zuvor aktivierte Kommunikationsprotokoll auf dem Feldbusgerät von dem Kommunikationsmaster einmalig bis in den Status „zyklische Kommunikation" gebracht wurde. Die elektrische Einstellmöglichkeit können wie schon erwähnt zum Beispiel Drehschalter, Dip-Schalter, Folientastaturen, Touchscreen, Schlüsselschalter oder ähnliche sein, wenn sie in vorteilhafter Weise ohnehin Bestandteil des industriellen Feldbusgerätes sind und normalerweise zur Einstellung der Feldbusadresse bzw. IP- Adresse genutzt werden.
Zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verteilermoduls und seines Betriebes wird im Folgenden auf die Figur Bezug genommen.
In der Figur ist prinzipiell ein Verteilermodul 1 dargestellt, welches ein Gehäuse 2 aufweist. Elektronische Einheiten wie Recheneinheiten, Speicher, Stromversorgung und dergleichen sind in dem Gehäuse 2 untergebracht, jedoch nicht näher dargestellt. Weiterhin weist das Verteilermodul 1 einen Bus-Anschluss 3 auf, mit dem das Verteilermodul 1 über eine Datenleitung an eine nicht dargestellte Recheneinheit angeschlossen werden kann. Außerdem weist das Verteilermodul 1 einen Geräteanschluss 4, vorzugsweise mehrere gleichartige oder voneinander unterschiedliche Geräteanschlüsse 4 auf. An diesen Geräteanschlüssen 4, die zum Beispiel als M8- oder M12-Schraubsteckverbinder ausgebildet sind, werden nicht dargestellte Geräte wie Aktuatoren, Sensoren, Rechner, weitere Verteilermodule und dergleichen angeschlossen. Die in dem Gehäuse 2 angeordneten elektronischen Einheiten ermöglichen den Datenaustausch und die Verteilung von Daten zwischen der Recheneinheit, die an dem Bus-Anschluss 3 angeschlossen ist, und den Geräten, die an den Geräteanschlüssen 4 angeschlossen sind. Dieser Datenaustausch erfolgt über fest vorgegebene, vorzugsweise standardisierte oder auch proprietäre Kommunikationsprotokolle. Das bedeutet, dass für den Datenaustausch der einzelnen Elemente untereinander das Kommunikationsprotokoli des Verteilermoduls dem Kommunikationsprotokoll der Recheneinheit muss. Um auf unterschiedliche Kommunikationsprotokolle der Recheneinheit und der angeschlossenen Geräte reagieren und Gleichheit der Kommunikationsprotokolle herstellen zu können, sind Wahlmittel, insbesondere ein Drehwahischalter 5, in dem Gehäuse 2 des Verteilermoduls 1 vorgesehen. Diese Wahlmittel, insbesondere der Drehwahlschalter 5, sind von außerhalb des Gehäuses 2 des Verteilermoduls 1 zugänglich, sodass durch Veränderung der Stellung der Wahlmittel, insbesondere des Drehwahlschalters 5, aus dem Speicher innerhalb des Gehäuses 2 des Verteilermoduls 1 das einzustellende Kommunikationsprotokoll aufgerufen wird, mit dem nach seiner Auswahl das Verteilermodui 1 betrieben wird.
Bevorzugt sind 2-mal ein Poweranschluss nebeneinander (die Poweranschlüsse werden intern im Gerät durchgeschliffen), darüber hinaus 2-mal ein Busanschiuss. Die zwei Busanschlüsse werden durchgeschliffen bei Feldbussen bzw. bei Ethernet- Protokollen über einen intern Switch weitergeleitet. Es würde aber auch je ein Powerund ein Busanschiuss reichen.
Bezugszeichenliste:
1. Verteilermodul
2. Gehäuse
3. Busanschluss
4. Geräteanschluss
5. Drehwahlschalter

Claims

Beiden Deutschland GmbH, Neckartenzlingen P A T E N T A N S P R Ü C H E Verteilermodul mit Wahlschalter
1. Verteilermodul (1), aufweisend ein Gehäuse (2) sowie einen Busanschluss (3) sowie mehrere Geräteanschlüsse (4), dadurch gekennzeichnet, dass Wahlmittel vorgesehen sind, mitteis derer eines von mehreren Kommunikationsprotokollen, die in einem Speicher innerhalb des Gehäuses (2) abgespeichert sind, von ausserhalb des Gehäuses (2) manuell auswählbar ist.
2. Verteilermodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Speicher als nichtflüchtiger Speicher ausgebildet ist.
3. Verteilermodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahlmittel als Drehwahlschalter (5) ausgebildet sind.
4. Verteilermodul (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahlmittel als Dip-Schaiter, Folientastatur, Touchscreen oder Schlüsselschalter ausgebildet sind.
5. Verfahren zum Betreiben eines Verteiiermodules (1 ), aufweisend ein Gehäuse (2) sowie einen Busanschluss (3) sowie mehrere Geräteanschlüsse (4), dadurch gekennzeichnet, dass mittels Wahlmitteln eines von mehreren Kommunikationsprotokollen, die in einem Speicher innerhalb des Gehäuses (2) abgespeichert sind, von außerhalb des Gehäuses (2) manuell ausgewählt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Kommunikationsprotokoil nach dem Einschalten der Versorgungsspannung bestimmt und gestartet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein einmal gestartetes Protokoll durch Änderung der Einstellung der Wahlmittel, insbesondere der Protokollwahlschalterstellung, erst nach einem Power-Zyklus (Aus-Ein) ändern lässt, wenn das gewählte Kommunikationsprotokoll zuvor noch keinen zyklischen Datenaustausch mit einem Kommunikationsmaster durchgeführt hat.
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