用于总线系统的输入/输出模块的制作方法

本发明涉及一种用于总线系统的输入/输出模块。本发明也涉及用于操作用于总线系统的输入/输出模块的方法。本发明也涉及数据电缆以及计算器程序。

背景技术：

此专利申请案主张德国专利申请案102015116800.6的优先权，其揭露内容并入于本文中以作为参考。

在工业自动化(也就是具有软件援助的技术工艺的控制以及监测)中的现代概念，是基于具有分布式传感器/执行器水平的中央控制器的理念。在此情况中，用户通过下面也称为自动化网络的工业数据网络与彼此以及与上位系统通信。

以太网是区域网络(lan)中最广泛的通信标准、且特别地由标准802.3所规定。以太网是基于lan结构，其中例如计算机或机器之类的多个控制节点以有线的方式连接至彼此，以太网协定将要被传输的数据以预定格式封装至下面也称为信息的数据包中。在此情况中，可能使用在传输速率、所使用的电缆类型以及线路(line)编码方面不同的以太网变体。

用户之间的通信一般在工业使用的以太网网络中通过具有四条线(wire)的数据线发生，这四条线通常为两对扭转的线的形式。扭转这对线降低了串扰(crosstalk)。一对线中的两条线总是被一起使用，在每个例子中，差分数据信号通过一对线传输。有时，所有的四条线也被扭转在一起，虽然导致关于电磁相容性方面的缺点，但其具有较高程度的线路的弹性的优势。

附加在自动化网络上常常强制的需求是可将机器(执行器)的输出在任何时候改变成安全状态，而不失去监测机器的可能性。自动化网络中的传感器以及控制器因此必须能够独立于执行器被操作。为了此原因，用于执行器的能源供应一般与用于传感器以及控制器的能源供应分开，以便独立于传感器与控制器供应而切断执行器供应。

自动化网络中所需的能源供应线路一般被独立于数据线路而放置，其使得必须具有至少两个具有相对应接触技术的专用布线系统。然而，在工业自动化中，想要的是在自动化网络中总是达成具成本效益且尽可能简单的布线。特别地，当由于环境需求而布线需要好的屏蔽、高保护等级或耐高温性时，这是重要的。因此布线常为系统成本的相对高比例而负责。

在布线中节省成本的一个方法是将电源供应以及数据传输结合在一个布线系统中。在所谓的「以太网供电」(poe)标准的援助下，除了两个差分数据信号之外，个别电压可因此使用四线标准以太网数据线路而在两对扭转线上伴随地传输。在poe标准中特殊适应的以太网变压器用于此目的，变压器通过中心分接头将电压所需的两个电位施加至每对线。然而，由于在工业自动化中常需要两个分开的能源供应，一个用于执行器以及另一个用于传感器以及控制器，在具有四线数据线路的poe系统中也需要用于第二能源供应的额外布线系统。

poe系统的概念可应用至自动化，结果是可能提供用户只使用一条线路而非常规两条线路(通信以及电压供应)来连接自动化装置(例如输入/输出模块)的可能性。为了此目的，两个供应电压以及两个差分数据信号在相同的线路上传输，此线路包括两对线，且在电子电路的援助下使彼此分开。

精通此技术(也就是通过相同的线路传输两个供应电压以及两个差分数据信号)的装置不能被轻易地连接至不精通此技术的装置，因为在不精通此技术的装置中，否则供应电压会被施加至通信构件，其可在装置中导致(不可挽回的)损害。

公开的专利申请案us2013/0093444a1以及专利说明书us6,218,930b1的每个示出了检测远程装置的能力的可能方式。

技术实现要素：

本发明所基于的目的可被视为提供有效率的概念，其可用以确保输入/输出模块不使用数据线路以提供通过数据线路与输入/输出模块连接的远程进一步的输入/输出模块供应电压，如果远程进一步的输入/输出模块不被配置用以通过数据线路接收电供应电压的话。

利用独立权利要求的各自目标物来达成此目的。各自的从属子权利要求与本发明的有利配置有关。

一方面提供了用于总线系统的输入/输出模块，包括：

-第一dc电压供应以及第二dc电压供应，

-物理接口、第一变压器、第二变压器、第一电感次组件、第二电感次组件、第一电容次组件、第二电容次组件、第一切换装置以及第二切换装置，

-具有五个接触杯的插座，

-五个接触杯每个包括电接触，

-第一dc电压供应能够利用第一切换装置通过第一电感次组件电连接至五个接触杯的其中两个的各自的电接触，

-第二dc电压供应能够利用第二切换装置通过第二电感次组件电连接至五个接触杯的另外两个的各自的电接触，

-物理接口通过第一变压器以及通过第一电容次组件电连接至五个接触杯的所述其中两个的各自的电接触，以将第一差分数据信号施加至五个接触杯的所述其中两个的两个电接触，

-物理接口通过第二变压器以及通过第二电容次组件电连接至五个接触杯的所述另外两个的各自的电接触，以将第二差分数据信号施加至五个接触杯的所述另外两个的两个电接触，以及

-用于检测四线数据电缆的连接器的测量装置，当连接器被插入至插座中时，其测量装置被配置用以检测连接器是否包括四个或五个电接触引脚，每个电接触引脚被插至其中一个接触杯且电连接至接触杯的各自电接触，

-测量装置被配置用以只当检测到五个电接触引脚时关闭第一以及第二切换装置，以将两个dc电压供应的各自的供应电压通过接触杯的各自电接触施加至插入至插座中的连接器的相对应插入的接触引脚。

另一方面提供了用于操作输入/输出模块的方法，包括下述：

-当连接器被插入至插座中时，使用测量装置以检测连接器是否包括四个或五个电接触引脚，每个电接触引脚被插入至接触杯的其中一个并电连接至接触杯的各自的电接触，

-使用测量装置以只有当检测到五个电接触引脚时关闭两个切换装置，结果是由于被关闭的切换装置，两个dc电压供应的各自的供应电压通过接触杯的各自的电接触被施加至插入至插座中的连接器的相对应插入的接触引脚。

另一方面提供了用于总线系统的输入/输出模块的数据电缆，包括：

-两对线，

-具有五个电接触引脚的连接器，

-五个电接触引脚的其中四个连接至两对线的各自一条线。

另一方面提供了一种包括输入/输出模块以及数据电缆的总线系统。

另一方面提供了一种包括程序码的计算器程序，用于当在计算器上执行计算器程序时，特别是在输入/输出模块上执行计算器程序时，实施用于操作输入/输出模块的方法。

本发明特别地包括下述概念：提供输入/输出模块，输入/输出模块被配置用以通过四线数据电缆来提供差分数据信号以及电压供应。由于已提供了电感以及电容次组件两者，有利地可能将两个dc-隔离的dc电压施加至数据电缆的四条线。除了两个差分数据信号之外，两个dc-隔离的直流电流可因此有利地以平行的方式在数据电缆的两对在线只使用单一布线系统(也就是数据电缆)传输。总线系统的功能性因此未改变，结果是例如星形、线路或环形之类的任何想要的总线结构是可能的、且也根据其他的实施例而被提供。

根据一个实施例，总线系统适合在工业自动化中使用，也就是说，其为工业自动化总线系统。

在通过四线数据电缆所携带的两个互相dc-隔离的直流电流的援助下，可确保用于执行器及/或传感器及/或控制器的分开能源供应。因此有利地可能独立于传感器与控制器供应来切断执行器供应，结果是可能遵照能够在任何时候将机器(也就是执行器)的输出改变至安全状态的工业自动化网络中的强制需求，而不中断与机器的通信，也就是说能够持续寻址传感器以及控制器。

此外，提供测量装置以及切换装置有利地通过用以传输数据信号的数据电缆的相同对的线来，使非设计用于电压供应的进一步的输入/输出模块连接至根据本发明的输入/输出模块成为可能。这是因为根据本发明的输入/输出模块只有在如果测量装置检测到数据电缆所连接的连接器具有五个电接触引脚时关闭切换装置。因此有利地可能使用用于此进一步的输入/输出模块的只具有四个电接触引脚的数据电缆，以将进一步的输入/输出模块连接至根据本发明的输入/输出模块。这是因为在此情况中，测量装置只检测到数据电缆的所连接的连接器的四个电接触引脚，而在此方面不会关闭两个切换装置。且在此方面，dc电压供应以及五个接触杯的其中两个以及另外两个之间的电连接被电中断。因此，dc电压不被施加至五个接触杯中的所述两个以及另外两个。因此只有差分数据信号通过连接至物理接口的四个接触杯被有利地传输。这因此有利地防止电压被施加至进一步的输入/输出模块的通信构件。这有利地防止这些通信构件被毁坏或损坏。

因此有利地可能提供包括多个输入/输出模块的总线系统，此多个输入/输出模块能够具有不同的功能性：这些输入/输出模块的其中一些可具有所谓的poe功能性，也就是说，可通过也传输数据信号的数据电缆的四条线来提供电压供应。其他的输入/输出模块不具有这样的poe功能性且仍可连接至这些输入/输出模块而不致被损坏。

也就是说，特别地，本发明提供了用以识别所连接的用户的数据电缆，也就是连接至根据本发明输入/输出模块的进一步的输入/输出模块，以决定根据本发明的输入/输出模块是否可通过四条线把dc电压提供给进一步的输入/输出模块。也就是说，特别地，基于数据电缆做出关于是否可供应远程用户的决定。

根据一个实施例，第一差分数据信号以及第二差分数据信号的每个是差分以太网信号。总线系统以及输入/输出模块因此特别地适合使用于作为自动化网络中的通信标准的以太网。一个实施例因此提供了包括总线系统的自动化网络。

切换装置因此作用为开关以关闭或中断，也就是打开相对应的dc电压供应以及相对应的接触杯之间的电连接。切换装置可因此也称为开关装置。

根据一个实施例，切换装置，也就是一般而言的第一及/或第二切换装置，包括一或更多个机械开关及/或一或更多个电开关。电开关是例如晶体管。

一个实施例提供了测量装置，测量装置被配置用以在第五接触杯的电接触以及电参考接触之间施加电测量电压、并用以测量在参考接触以及第五接触杯的电接触之间流动的电流，第五接触杯的电接触与五个接触杯的所述两个以及另外两个不同，电参考接触与第五接触杯的电接触电绝缘，当施加电测量电压时，当流动在电参考接触与第五接触杯的电接触之间的电流被测量到时，测量装置被被配置以关闭两个切换装置。

这达成了技术优势，特别地，可能有效率地决定供应电压是否打算被启动。在此情况中，特别地，原理是基于，如果施加测量电压，在未插入的状态中，电流一定不在第五接触杯以及电参考接触之间流动的事实。相对而言，如果，在插入的状态中，也就是如果连接器被插入于插座中，电流在第五接触杯的电接触以及电参考接触之间流动，可以假定连接器是对此电流流动负责。例如，连接器包括将电接触引脚连接至数据电缆的屏蔽或屏幕的电构件。也就是说，在电接触引脚以及屏蔽之间提供了电连接。如果精确地说此接触引脚现在被插入于第五接触杯中，如果也因此根据一个实施例也提供了电参考接触以及屏蔽两者都连接至接地或相对应于接地或在共同电位，在第五接触杯的电接触以及电参考接触之间提供了电连接。

如果因此检测到了包括五个接触引脚的这样的数据电缆，电压供应被被启动。

另一个实施例提供了测量装置，以包括在电流于电参考接触以及第五接触杯的电接触之间流动的情况中被配置用以切换成开的晶体管，测量装置被配置当晶体管切换成开时用以检测、以及当检测到晶体管的切换成开时以关闭两个切换装置。

这达成了技术优势，特别地，可能有效率地检测到数据电缆是否具有四个或五个电接触引脚。晶体管的切换成开导致有效率产生的信号用于测量装置，指示后者应该或可以关闭切换装置。提供晶体管有利地使其可能达成其中可马上利用晶体管放大测量信号的情况，也就是实时形成用于切换切换装置的切换信号。这是晶体管作为开关的特别有效率的使用。根据一个实施例，晶体管形成测量装置。

另一个实施例提供了测量装置，测量装置被配置用以基于所施加的测量电压以及所测量的电流来决定在连接器中集成的什么类型的电构件已在电参考接触以及第五接触杯的电接触之间形成电连接。

这达成了技术优势，特别地，可能基于关于哪个电构件已建立电连接的信息来有效率地操作输入/输出模块。这是因为，例如，输入/输出模块的特定操作参数可被指派至特定的电构件。也就是说，如果检测到特定的电构件，特定的操作参数被用以操作输入/输出模块。例如，不同的电构件可指出或编码数据电缆的不同长度，结果是根据数据电缆的电缆长度选择不同的通信参数。也就是说，信息的特定项目被指派至电构件。也就是说，信息的特定项目在电构件中被编码。根据另一个实施例，除了线路长度之外或非为线路长度，基于所测量的性质，电流携带容量也被编码。基于此，另一个实施例提供了下面进一步描述的开关1101(参见图8至12以及附图的相对应描述)，开关1101之后被变换，基于信号渡越时间测量的线路长度的测量之后根据另一个实施例被有利地省略。

特别地电接触引脚可称为引脚。

另一个实施例提供了被配置用以决定电构件的电性质(或多个电性质)的测量装置。

这达成了技术优势，特别地，进一步的信息可使用与电性质有关的信息在电构件中编码，然后进一步的信息可使用测量装置读取。也就是说，基于所决定的电性质或所决定的电构件的电性质来操作输入/输出模块。例如，供给了输入/输出模块以在不同电性质的情况中不同地操作。例如，连接的数据电缆的电缆长度可以电性质来编码。上述在此方面类似地做出的陈述也适用于此实施例。

另一个实施例提供了测量装置被配置用以基于所施加的测量电压以及所测量的电流来决定被插入的数据电缆的性质。

这达成了技术优势，特别地，可有效率地决定被插入的数据电缆的性质。特别地，以与上述做出的陈述类似的方式，事实的结果这可能是在第五接触杯的电接触以及电参考接触之间建立连接的电构件可具有编码信息的项目。在此情况中，特别地，编码因此意指测量装置或一般的输入/输出模块知道在电构件的特定测量性质的情况中，被插入的数据电缆必定具有特定的性质。

一个实施例提供了存储指派表的数据存储器，指派表包括电构件的测量电性质被指派至数据电缆的性质的指派。

另一个实施例提供了测量装置以包括电切换接触，第五接触杯的电接触与五个接触杯的其中两个以及另外两个不同，被可移动地安装，结果是，当连接器的电接触引脚被插入至第五接触杯中时，被插入至第五接触杯中的电接触引脚移动可移动地安装的电接触，结果是，后者作动了电切换接触，测量装置被配置用以当作动电切换接触时关闭两个切换装置。

这达成了技术优势，特别地，可能有效率地机械地识别所插入的数据电缆。这是因为第五接触杯只有当存在第五接触引脚时可以被移动，以作动电切换接触。如果数据电缆的连接器只具有四个电接触引脚，第五接触杯不能被移动，结果是电切换接触在这方面也不能被作动，其在这方面导致测量装置不关闭两个切换装置。特别地，这假定连接器以及插座以这样的方式被几何配置，两对线的其中一条线各自连接至的四个电接触引脚，只适合插进插座的四个接触杯中，连接至物理接口、或连接至dc电压供应的四个接触杯的各自电接触，这是根据一个实施例来提供的。

另一个实施例提供了测量装置被配置用以通过与五个接触杯的其中两个以及另外两个不同的第五接触杯的电接触，来检查可编程存储器是否在连接器中被集成为电构件、以及用以基于检查而关闭两个切换装置。

这达成了技术优势，特别地，可能有效率地识别所连接的数据电缆。电构件的缺席被做为例如不关闭切换装置的准则。只有电构件(也就是这里的可编程存储器)的存在导致切换装置被关闭。特别地，提供可编程存储器具有数据电缆的特定操作参数及/或性质可被存储在存储器中的优势，因此也根据一个实施例来提供。根据一个实施例，利用测量装置来读取这些性质，以基于已读取的性质来操作输入/输出模块。

例如，可编程存储器是prom，也就是「可编程只读式存储器」。

特别地，检查操作包括企图对可编程存储器设定通信连接的测量装置。为了此目的，测量装置例如通过第五接触杯的电接触来传输请求。如果在预定时间之后没有被测量装置接收到对于此请求的响应，则假定在连接器中没有可编程存储器。如果在预定时间内被测量装置接收到了响应，则假定在连接器中集成了存储器，在这方面切换装置被关闭。

方法以及数据电缆以及总线系统的实施例导致以类似的方式源自于输入/输出模块的相对应实施例，且反之亦然。

根据一个实施例，本方法也包括：

-使用测量装置以在第五接触杯的电接触以及电参考接触之间施加电测量电压，第五接触杯与五个接触杯的其中两个以及另外两个不同，以及

-使用测量装置以测量电流是否在参考接触以及第五接触杯的电接触之间流动，

-当施加电测量电压时，当测量到电流在电参考接触以及第五接触杯的电接触之间流动时，使用测量装置以关闭两个切换装置。

在另一个实施例中，本方法也包括：

-如果测量装置检测到晶体管的切换成开，使用测量装置以关闭两个切换装置。

另一个实施例提供了晶体管以由于晶体管切换成开而直接产生用于切换装置的切换信号，结果是切换装置响应切换信号而关闭。

根据另一个实施例，本方法也包括：

-基于所施加的测量电压以及所测量的电流，使用测量装置以决定连接器中所集成的什么类型的电构件已在电参考接触以及第五接触杯的电接触之间形成电连接。

根据另一个实施例，本方法也包括：

-使用测量装置以决定电构件的电性质。

根据另一个实施例，本方法也包括：

-使用测量装置以基于所施加的测量电压以及所测量的电流决定被插入的数据电缆的性质。

在另一个实施例中，本方法也包括：

-如果电切换接触被作动，使用测量装置以关闭两个切换装置。

根据另一个实施例，本方法也包括：

-通过第五接触杯的电接触，使用测量装置通过与五个接触杯的其中两个以及另外两个不同的第五接触杯的电接触，以检查可编程存储器是否在连接器中集成为电构件，

-使用测量装置以基于检查而关闭两个切换装置。

在另一个实施例中，数据电缆包括屏蔽、在第五电接触引脚以及屏蔽之间连接的至少一电构件。

在插入的状态中，屏蔽较佳地电连接至电参考接触。例如，电参考接触为接地的。

根据一个实施例，至少一电构件是选自下述电构件的群组：电阻器、电感、电容器、二极管、可编程存储器。

特别地，用语「至少一电构件」特别地包括多个电构件的情况。因此例如，供给了要在屏蔽以及第五电接触引脚之间连接的多个电构件。例如，在屏蔽以及第五电接触引脚之间建构的lc电路或rc电路或rlc电路。l代表电感，r代表电阻器(也称为无电抗电阻器)以及c代表电容器。lc电路因此包括电感以及电容器。rc电路包括电阻器以及电容器。rlc电路包括电阻器、电感以及电容器。

另一个实施例提供了要存储在可编程存储器中的数据电缆的性质。

根据一个实施例，数据电缆包括两个连接器，每个具有五个电接触引脚，在每个情况中，五个电接触引脚的其中四个的一个各自地电连接至两对线的其中一条线。

两个连接器优选地被配置在数据电缆的相对端。数据电缆可因此被插入在进一步输入/输出模块的进一步插座中。

根据一个实施例，两对线的每个被配置为扭转成对的线。这达成了技术优势，特别地，可能抵抗外部交替磁场以及静电影响的有效率的保护。

另一个实施例提供了两对线的所有四条线被扭转在一起。这达成了技术优势，特别地，数据电缆具有高程度弹性。

数据电缆也可称为数据线路。由于数据电缆以及数据线路包括四条线，数据电缆也可称为四线数据电缆，且数据线路也可称为四线数据线路。

根据一个实施例，两对线的其中一条形成第一通道。根据一个实施例，两对线的另一条形成第二通道。这因此有利地意指，在通过数据电缆连接至彼此的两个输入/输出模块之间可以达成二通道通信。

附图说明

使用优选的示范性实施例在下述更详细地解释本发明。在此情况中：

图1示出了总线系统

图1a以及1b每个示出了来自图1的总线系统的截面，

图2示出了连接器/插座配置，

图3示出了进一步的连接器/插座配置，

图4示出了另一个连接器/插座配置，

图5以不同的视图示出了来自图3的连接器/插座配置，

图6示出了用于操作输入/输出模块的方法的流程图，

图7示出了以太网连接的方块图，

图8示出了可切换的以太网连接的方块图，

图9示出了用于在总线系统的两个用户之间决定信号渡越时间的方块图，

图10示出了g-总线的方块图，

图11示出了g-总线转换器的方块图，以及

图12示出了可切换g-总线转换器的方块图。

具体实施方式

相同的参考符号可用于下面相同的特征。此外，为了清楚的目的，并非所有的特征总是在所有的附图中绘示出而做出提供。例如，为几何物体形式的占位符有时用于一组特征。

图1示出了总线系统1的示意性图解，总线系统1具有供应模块2以及消费者模块3，其两者通过数据电缆4连接至彼此，数据电缆4也能够称为数据线路。

根据本发明的一个实施例，消费者模块3被配置作为输入/输出模块，在下面进一步解释。为了简化的目的，输入/输出模块也称为消费者模块3。

数据电缆或数据线路4包括四条线401、402、403、404，在每个例子中，两条线形成扭转成对的线41、42。另一个实施例提供了所有四条线被扭转在一起，其虽然导致了电磁兼容性方面的缺点，但具有线路的较高程度的弹性的优势。

供应模块2以及消费者模块3，也就是输入/输出模块，每个具有将数据线路4连接至供应模块1以及消费者模块3的接触点21、31。每个供应模块2的接触点21以及消费者模块3的接触点31包括五个连接，五个连接的其中四个各自地被提供用于数据线4路的每条线。供应模块2的接触点21或消费者模块的接触点31被配置作为插座，其未更详细地绘示出，五个连接的每一个被配置作为具有电接触的接触杯。接触点21、31因此被配置作为插入接触，其通过数据线路4上相对应的相配部分连接至两个扭转成对的线41、42。

为了此目的，数据电缆4或数据线路4具有匹配插座且具有五个电接触引脚的连接器。四条线的其中一条各自地连接至各自的五个电接触引脚的其中四个。

例如根据rj45标准所配置的插座，也就是rj45插座。例如，插座被配置作为m8插座。

例如根据rj45标准所配置的连接器，也就是rj45连接器。例如，连接器被配置作为m8连接器。

因此，例如，一个连接器以及一个插座m8插入连接。

此外，提供传感器与控制器供应24以及执行器供应25，并将其连接至供应模块2。

供应模块2也包括耦合器单元22以及数据传输单元23。耦合器单元22由四个线路部分2201、2202、2203、2204构成，每个线路部分连接至接触点21的连接并具有第一分支以及第二分支。电感225被配置在每个线路部分2201、2202、2203、2204的第一分支中，且电容226被配置在第二分支中。耦合器单元22的两个线路部分2201、2202、2203、2204各自地形成一对线路部分221、222，其被指派至数据线路4的相对应成对的线41、42。

具有电感225的两对线路部分221、222的第一分支形成第一夹持点，且具有电容226的两对线路部分221、222的第二分支形成第二夹持点。第一对线路部分221的第一分支的第一夹持点连接至传感器与控制器供应24，其具有电源供应单元241用于施加第一dc电压。第二对线路部分222的第一分支的第一夹持点通过电流限制器253连接至施加第二dc电压的执行器供应25，执行器供应25具有电源供应单元251以及开关252。两对线路部分221、222的两个第二分支的两个第二夹持点通过电容226连接至数据传输单元23以传输第一以及第二差分数据信号。

数据传输单元23具有所谓的以太网物理层(phy)231，以太网物理层231在供应模块2以及下游处理单元(未示出)之间形成的物理接口并编码以及译码数据。以太网物理层231提供第一以及第二差分数据信号。第一差分数据信号通过第一变压器232在第一对线路部分221的第二分支的两个第二夹持点来及往传输。第二差分数据信号被施加至第二对线路部分222的第二分支的两个第二夹持点、并通过第二变压器233从那里接收。

供应模块2因此使其可能通过耦合器单元22的各自的对的线路部分221、222在数据线4的相关成对的线路41、42中传输dc电压以及差分数据信号两者。供应模块2中的耦合器单元22的第一对线路部分221通过接触点21将第一dc电压施加至数据线4的第一对线路41、并同时传输第一差分数据信号。供应模块2中的耦合器单元22的第二对线路部分222通过耦合点21以平行的方式将第二dc电压注入至数据线路4的第二对线42、并同时传输第二差分数据信号。

两个差分数据信号以及两个dc电压通过被配置在每个线路部分2201、2202、2203、2204的第一分支中的电感225以及被配置在每个线路部分2201、2202、2203、2204的第二分支中的电容226彼此隔离。在此情况中，电容226大大地阻断了第一分支中的dc电压，而电感225实质上抑制了第二分支中的差分数据信号。在此情况中，以这样的方式设计电感以及电容，使得在第一分支中实施差分数据信号进行充分强的衰减，但在所述成对的线路部分的第二分支中也可同时发生低频率，其频率源自，例如，来自使用自动否定方法或基线飘移效应。

在消费者模块3中，接触点31之后为互补于供应模块的配置，且由耦合器单元32、数据传输单元33、传感器与控制器供应34以及执行器供应35所构成。耦合器单元32由四个线路部分3201、3202、3203、3204构成，每个线路部分连接至接触点31的连接并具有第一以及第二分支。电感325再次被配置在每个线路部分3201、3202、3203、3204的第一分支中，且电容326被配置在第二分支中。耦合器单元32的两个线路部分3201、3202、3203、3204各自地形成一成对线路部分321、322，其被指派至数据线4的相对应成对的线41、42。

具有电感325的两对线路部分321、322的第一分支形成第一夹持点，且具有电容326的两对线路部分321、322的第二分支形成第二夹持点。第一对线路部分321的第一分支的第一夹持点连接至传感器与控制器供应34，以被供应从数据线4的第一对线41上的供应模块2传输的第一直流电流。第二对线路部分322的第一分支的第一夹持点连接至执行器供应35以被供应从数据线路4的第二对线42上的供应模块2传输的第二直流电流。

除了由传输路径以及居间构件造成的电压损失之外，由传感器以及能源供应24施加至供应模块2中的第一dc电压因此被施加至消费者模块3中的传感器与控制器供应34。相比之下，考虑在传输期间以及由居间构件造成的电压损失，消费者模块3中的执行器供应35被供应了由执行器供应25施加至供应模块2的第二dc电压。

如图1中所示，消费者模块3中每个连接在负荷342、352的上游的传感器与控制器供应34以及执行器供应35可具有阻断单元341、351。阻断单元341、351防止了从消费者模块3中传感器与控制器供应34中的负荷342或执行器供应35中的负荷352至供应模块2中传感器与控制器供应24中的电源供应单元241或至执行器供应25中的电源供应单元251的直流电流的反馈。

反馈保护501、503各自地连接在传感器与控制器供应34以及执行器供应35的上游。反馈保护501、503各自地包括连接至线路部分3201、3202、3203、3204的两个二极管505。代替二极管505，另一个实施例提供了所使用的fet(场效应晶体管)。相比于二极管，fet具有较低的损失并具有相同的功能。

在线路部分3201中的二极管505阻断了在传感器与控制器供应34的方向中来自接触点31的电流流动。在线路部分3202中的二极管505阻断了在接触点31的方向中来自传感器与控制器供应34的电流流动。在线路部分3203中的二极管505阻断了在接触点31的方向中来自执行器供应35的电流流动。在线路部分3204中的二极管505阻断了在执行器供应35的方向中来自接触点31的电流流动。

反馈保护501、503是随选的。在未示出的一个实施例中未提供所述反馈保护。

两对线路部分321、322的两个第二分支的两个第二夹持点连接至数据传输单元33以接收由供应模块2传输的第一以及第二差分数据信号、并将第一以及第二差分数据信号传输至供应模块2。为了此目的，以与供应模块2中的数据传输单元23相似的方式，数据传输单元33具有所谓的以太网物理层331，以太网物理层331在消费者模块3以及下游处理单元36之间形成物理接口并编码以及译码数据。以太网物理层331通过连接至第一对线路部分321的第二分支的两个第二夹持点的第一变压器332来接收及传输第一差分数据信号。第二差分数据信号通过连接至或从第二对线路部分322的第二分支的两个第二夹持点连接的第二变压器333。

此结构因此使其可能以平行的方式通过供应模块2以及消费者模块3之间的数据线路4中两个各自优选地扭转的线来传输dc电压以及差分数据信号，两个dc电压彼此dc-隔离。

为了在工业自动化中使用总线系统1，必须在总线系统中配置用于执行器的能源供应，以可通过数据线路4中的第二(扭转)对线42而可切换。执行器供应25因此包括配置在电源供应单元251下游的开关252，并使其可能独立于传感器与控制器供应24来切断执行器供应25。

中断执行器供应25使其可能将自动化网络中的执行器改变成安全状态而不必须中断通信。传感器以及控制器仍被提供来自供应模块2中的传感器与控制器供应24的第一直流电流，且可使用第一以及第二差分数据信号而被寻址。

根据一个实施例，执行器供应25的开关252被配置为低弹跳开关以防止开关在作动期间由于机械结构而重复地关闭以及切换成开。这样的重复关闭以及切换成开导致增加的接触磨损以及因此快速的故障，特别是当同时发生高过电流时。例如，rs触发器可用于作为低弹跳开关。

为了防止执行器供应25的切换操作破坏通过第二扭转成对的线42的数据通信，电流限制器253被集成在供应模块2中并连接至执行器供应25的开关252。电流限制器253可用以防止下游消费者模块的高启动电流超过第二对线路路部分222的第一分支中电感225的可允许的饱和电流以及电感225几乎完全失去它们的电感(inductive)性质，高启动电流在切换成开操作期间短时间地发生。这然后将导致第二对线路路部分222的第二分支上的差分数据信号被严重地影响以及通过数据线路4中第二扭转成对线42的通信瓦解。

除了限制启动电流之外，电流限制器253也确保在第二对线路路部分222的第一分支中穿过电感225的最大连续电流受到限制，前提是其热负荷允许此。穿过电感225的最大可允许连续电流是由它们的无电抗电阻以及热性质所决定。如果一直超过最大可允许的连续电流，电感225失去它们的电感性质且可被毁损。一般只必须在供应模块2中使用电流限制器。

在图1中所示的消费者模块3(也就是输入/输出模块)中，传感器与控制器供应34以及执行器供应35两者都具有各自地夹持至传感器与控制器供应34以及执行器供应35中的两个引入的电压监测单元343、353。两个电压监测单元343、353可用以监测消费者模块3中的传感器与控制器供应34以及执行器供应35两者是否每个都在特定范围的操作电压中操作。

在图1中所示的结构的情况中，一个实施例提供了供应模块2以供应一些串联连接且相对应于图1中所示的消费者模块3的消费者模块。如图1中所绘示，以实质上对称的方式建构消费者模块3，以在数据线路4的两个扭转成对的线41、42上将由供应模块2提供的两个直流电流以及两个差分数据信号传输至进一步的消费者模块(未示出)。在此情况中，进一步的消费者模块随之通过具有四条线的数据线路连接至消费者模块3的第二接触点37，两条线各自地形成扭转成对的线。以类似于接触点31的方式形成第二接触点37。

消费者模块3具有以互补于第一耦合器单元32的方式设计的第二耦合器单元38。第二耦合器单元38由四个线路路部分3801、3802、3803、3804构成，每个线路部分连接至第二接触点37的连接(四个接触杯的电接触)，并具有第一以及第二分支。电感385再次被配置在每个线路路部分3801、3802、3803、3804的第一分支中，且电容386被配置在第二分支中。耦合器单元38的两个线路路部分3801、3802、3803、3804各自地形成一对线路路部分381、382，其被指派至可通过第二接触点37连接的数据线路4的相对应成对的线。

具有电感385的两对线路路部分381、382的第一分支形成第一夹持点，且具有电容386的两对线路路部分381、382的第二分支形成第二夹持点。第一对线路路部分221的第一分支的第一夹持点连接至传感器与控制器供应34以施加第一dc电压、并因此通过两对线路路部分381、382将由供应模块2提供的第一直流电流传输至下一个消费者模块(未示出)的传感器与控制器供应。第二对线路路部分222的第一分支的第一夹持点连接至传递第二dc电压的执行器供应35。由供应模块2提供的第二直流电流因此通过所述对线路路部分382被转发至下一个消费者模块(未示出)的执行器供应。

两对线路路部分381、382的两个第二分支的两个第二夹持点连接至传输第一以及第二差分数据信号的第二数据传输单元39。为了此目的，以类似于消费者模块3中第一数据传输单元33的方式，第二数据传输单元39具有所谓的以太网物理层391，其构成了至处理单元36的物理接口，并编码以及译码数据。以太网物理层391通过第一变压器392来传输以及接收第一差分数据信号，第一变压器392连接至第一对线路路部分381的第二分支的两个第二夹持点。通过第二变压器393从以太网物理层391传输第二差分数据信号并将其传输至此，第二变压器393连接至第二对线路路部分382的第二分支的两个第二夹持点。

通过消费者模块3中的居间处理装置36，第一传输单元33的以太网物理层331连接至第二传输单元39的以太网物理层391。两个差分数据信号可因此从第一以太网物理层331传输至第二以太网物理层391并在由居间处理装置36处理之后传输回，且可因此通过消费者模块3回路、并可传输至并从下一个消费者模块(未示出)的数据传输单元传输。

在总线系统1的供应模块2以及消费者模块3中各自地使用具有电感以及电容次组件的组合的耦合器单元，以将两个dc隔离dc电压施加至四线数据线路。除了两个差分数据信号之外，可只使用由四线数据线路组成的个别布线系统在数据线路的两对在线以平行的方式传输两个dc隔离直流电流。总线系统的功能性在关于数据传输方面不被改变。

当使用以太网传输物理，在耦合器单元的所述对的线路路部分中的电容设计是由要被传输的差分数据信号的较低截止频率所决定，较低的截止频率随之由自动协商过程预定义。此截止频率是在近似2mhz。然后电容必须以这样的方式设计，使得它们在此截止频率尚未到达饱和，结果是需要470nf的电容。在此情况中，具有1μf的电容的实施例是优选的，以补偿波动的供应电压的可能效果。

当设计耦合器单元的电感时，特别是在消费者模块中，如图1中所示，两个dc电压是否被传导是决定性的，结果是在消费者模块中的两个耦合器单元的电感连接至彼此。因此，也耦合了两个差分数据信号。然后必须以这样的方式来选择耦合器单元的电感以防止串扰。此外，数据传输单元中以太网物理层的性质对于电感的设计也很重要。在一个实施例中，使用大于3μh的电感，优选地是6.8μh。

输入/输出模块3(也就是消费者模块3)也具有第一切换装置507以及第二切换装置509。两个切换装置507、509每个都包括两个开关511，每个开关连接在传感器与控制器供应34或执行器供应35以及被配置为插座的接触点37的接触杯的电接触之间的四个线路路部分3801、3802、3803、3804的其中之一中连接。也就是说，四个线路路部分3801、3802、3803、3804的每个都包括开关511。因此，可有利地中断或关闭在传感器与控制器供应34或执行器供应35以及接触杯的接触之间的电连接。

例如，开关511被配置为机械开关。例如，开关511被配置为电开关，例如为晶体管。

输入/输出模块3也包括测量装置205。测量装置205被配置用以切换成开或关闭切换装置507、509。也就是说，测量装置205被配置用以切换成开或关闭开关511。

测量装置205也被配置用以在第五接触杯的电接触以及电参考接触513之间施加测量电压。

为了清楚的目的以及为了进一步的描述，将五个接触杯象征性地绘示为圆圈、并连续地以参考符号515、517、519、521、523编号。

线路路部分3803通到接触杯517的电接触。线路路部分3804通到接触杯515的电接触。线路路部分3802通到接触杯521的电接触。线路路部分3801通到接触杯519的电接触。

测量电压被施加至第五接触杯，也就是接触杯523，的电接触，并施加至电参考接触513。例如，电参考接触513连接至接地。

在图1中所示的配置中，接触杯515的电接触同样地连接至电参考接触513，例如，也就是接地。在未示出的实施例中，供给了四个接触杯515、517、519、521的另一个的电接触以连接至电参考接触513，例如，也就是接地。

做出了插入至插座37并同样地以参考符号4指出的数据电缆的供给。以类似于数据电缆4的方式将此数据电缆配置在供应模块2以及消费者模块3之间。其包括电阻器525，电阻器525被集成在配置为连接器的接触点605中、并连接在第五接触引脚529以及数据电缆4的屏蔽527之间。第五接触引脚是没有连接四条线的任何一条的那个接触引脚。

如果数据电缆的连接器605插入于插座37中，四个接触杯515、517、519、521的每一个容纳相对应的接触引脚。第五接触杯523容纳第五接触引脚529。在插入状态中，屏蔽527连接至电参考接触513。因此通过电阻器525在参考接触513以及第五接触杯523的电接触之间形成了电连接。

为了简化的目的，使用相同的参考符号，即参考符号531，来指出连接器605的进一步的四个电接触引脚。

由于所施加的测量电压，电流在参考接触513以及第五接触杯523的电接触之间流动。测量装置205测量此电流并由此识别所连接数据电缆4必须具有五个电接触引脚。对于测量装置205，这意指连接图1中所示的输入/输出模块3下游的输入/输出模块(未示出)不仅被配置用以通过四条线接收数据信号，也接收dc电压(poe功能性)。因此，测量装置205关闭四个开关511。供应电压可因此被有利地转发至下一个用户，即进一步的输入/输出模块。

如果下游输入/输出模块不被配置用于poe功能性，也就是说一定不通过四条线接收供应电压，将在此情况中使用只具有四条线的四个电接触引脚的数据电缆。在此情况中，在插入的状态中，然后将不会在参考接触513以及第五接触杯523的电接触之间形成电连接。因此没有电流流动。测量装置513因此不会测量到电流。对于测量装置205，这意指其必定不会关闭开关511。

根据一个未示出的实施例，本身也揭露了图1中所示的输入/输出模块，也就是与总线系统1分开。相同的情况适用于包括电阻器525的数据电缆4。

在另一个未示出的实施例中，供给了供应模块2，来以类似于输入/输出模块3的方式包括测量装置以及两个切换装置。以类似的方式，这些切换装置每个包括，例如，在线路路部分2201、2202、2203、2204中连接的两个开关。根据一个实施例，优选地供给了连接供应模块2以及输入/输出模块3的数据电缆4，以类似于连接至输入/输出模块3的接触点37的数据电缆4的方式来配置。

消费者模块3因此被配置为用于总线系统1的输入/输出模块，包括第一dc电压供应、传感器与控制器供应34以及第二电压供应(执行器供应35)。输入/输出模块3也包括物理接口391、第一变压器392、第二变压器393以及第一以及第二电感次组件(电感385)。

输入/输出模块3也包括第一切换装置507以及第二切换装置509。

输入/输出模块3也包括插座，即配置为插座的接触点37。插座37包括五个接触杯，每个接触杯包括电接触515、517、519、521、523。可通过两个切换装置509、507将两个dc电压供应各自地电连接至五个接触杯的相对应电接触。

为了更清楚，图1a以及1b每个示出了图1中所示的配置的截面。

图2在简单的侧视图中示出了连接器/插座配置。

图2中所示的配置包括数据电缆603的插座601以及连接器605。数据电缆603包括四条线607、609、611、613。两条线607、611形成第一对线。线609、613形成第二对线。第一对线可形成第一通道且第二对线可形成第二通道，以各自地传输第一以及第二差分数据信号。

连接器605包括五个电接触引脚615、617、619、621、623。线607连接至电接触引脚615。线609连接至电接触引脚617。线611连接至电接触引脚621。线613连接至电接触引脚623。也就是说，没有线连接至第五接触引脚619。

数据电缆603是屏蔽的数据电缆，结果是在此方面的数据电缆603包括通过电连接627电连接至连接器605的外壳629的屏蔽625。也就是说，如果外壳629连接至接地，则屏蔽625也连接至接地。

虽然从附图中，可能似乎四条线607、609、611、613同样地连接至屏蔽625，它们在屏蔽625内蔓延，也就是不电连接至后者。

插座601包括被配置用以容纳五个接触引脚615、617、619、621、623的五个接触杯631、633、635、637、639。五个接触杯631、633、635、637、639的每一个包括电接触641。在插入的状态中，电接触引脚615、617、619、621、623因此与接触641接触。

两个接触杯637、639的接触641以类似于图1中所示的配置的方式通过相对应的线路部分连接至执行器供应以及物理接口。为了清楚的目的这未在这里示出。

两个接触杯631、633的接触641同样地以类似于图1中所示的配置的方式通过相对应的线路部分连接至传感器/控制供应以及物理接口。为了清楚的目的这也未在这里示出。

接触杯以及电接触引脚配置在插入的状态中是电接触引脚615、617被容纳在接触杯631、633中。电接触引脚621、623被容纳在接触杯637、639中。

接触引脚619被容纳在接触杯635中。接触杯635包括弹性接触杯部分643，弹性接触杯部分643被接触引脚619的插入而从其静止位置偏转。基于图2的纸平面，此偏转是朝上的。在接触杯部分643之上提供了切换接触645，通过电接触647以切换接触645接触。如果接触杯部分643由于接触引脚619插入至接触杯635中而在切换接触645的方向中朝上移动，接触杯部分643则将与所述切换接触接触。由于接触杯部分643被配置为导电的、并电连接至接触641，如果将电压施加至接触647、641，则电流流动，其因此根据一个实施例而被提供。此电流可被测量、且为数据电缆603包括第五接触引脚的指征。在此方面，可关闭输入/输出模块的切换装置。这以类似于与图1有关的陈述的方式实施。

如果使用不包括第五接触引脚619的数据电缆，则不利用接触杯部分643作动切换接触645。在此情况中，当施加电压时电流不流动。这是切换装置必须维持切换成开且必须不关闭的指征。

图3示出了进一步的连接器/插座配置。

图3中所示的配置是以实质上类似于图2中所示的配置的方式所建构。因此，参照相关的陈述。作为差别，不提供包括电接触647的切换接触645。特别地，接触杯635不包括弹性导电接触杯部分643。更确切而言，在图3中，供给了图3中所示配置的连接器605，以包括将电接触引脚619连接至外壳629、也就是连接至屏蔽625的电阻器701。

由于在插入的状态中，数据电缆603的屏蔽与电参考接触接触，一般为接地，因此在插入的状态中，在接触杯635的电接触641以及电参考接触之间形成电连接。如果现在施加电压，然后电流在这里也以类似于图2的方式流动，其电流可被测量。这是需要关闭切换装置的指征。如果不提供第五接触引脚619，当施加电压时电流不流动。这是需要将切换装置处于切换成开或不应被关闭的指征。

特别地，所测量的电流数据(currentprofile)取决于所使用且将接地或数据电缆603的屏蔽连接至第五电接触引脚619的电构件的种类或类型。例如，如果提供电容器而非电阻器701，将测量到不同的电流数据。例如，如果提供线圈而非电阻器701，将测量到不同的电流数据。因此可能基于所测量的电流数据来决定涉及了哪个电构件。特别地，可使用所测量的电流数据来决定所使用的电构件的性质。这样的性质是，例如，电感的电感值、电容器的电容值或电阻器的电阻值。

例如，供给了用以编码数据电缆长度的电构件的不同电性质。特别地，这些性质可编码输入/输出模块的操作参数。

在图2以及3中所示的连接器的情况中，因此可能有利地鉴定哪个数据电缆是插入的，结果是可能决定是否意欲将供应电压转发至远程用户。

图4在简化的截面视图中示出了另一个连接器/插座配置。

图4示出了包括四个接触杯807的插座801。插座801的外罩(housing)连接至接地805，一般连接至电参考接触。为了清楚的目的，未示出接触杯807的电接触。

在此方面，互补于插座801的连接器803包括四个电接触引脚809。

图5在从前面的简化进一步视图中示出了图3中所示的插座/连接器配置。接触杯以及接触引脚相对于彼此的各自配置使得接触杯可容纳接触引脚。接触杯的配置也使得它们可容纳来自图4的连接器803的接触引脚809。

也就是说，来自图4的连接器803适合安装于来自图5的插座601中。然而，由于缺少第五接触引脚以及缺少电阻器701，当施加相对应的测量电压时，将不会测量到电流。因此可能检测到，插入于插座601中的连接器是具有四个接触引脚的连接器、且不是具有五个接触引脚的连接器。这则是必须使供应电压对于连接至数据电缆的远程用户是不可用的指征。由于第五接触引脚619，根据图5中所示的配置的连接器605不能被插入至根据图4的插座801中。如果包括五个接触引脚的连接器因此称为新的连接器，且在此方面，包括五个接触杯的插座称为新的插座，且如果，在此方面，只包括四个接触引脚的连接器称为旧的连接器，且如果，在此方面，只包括四个接触杯的插座称为旧的插座，旧的连接器适合新的插座中。然而，新的连接器不适合旧的插座中，而只适合新的插座。

特别地，应将用以决定是否可使供应电压对于远程用户是可用的测量方法匹配至将第五接触引脚连接至屏蔽的电构件。

如果根据一个实施例提供了电阻器，特别地，供给了要施加的相对应测量电压以及要测量的所产生电流。根据一个实施例，利用个别晶体管来测量电流，当存在电阻器时，个别晶体管切换成开并因此放大了所测量的电流以形成用于切换装置的切换信号。例如，供给了电阻器的不同的值(也就是电阻值)以利用adc识别，结果是可使用所述值来有利地编码进一步的信息，例如线路长度。根据一个实施例，电阻器被配置为导体桥。缩写「adc」代表「仿真至数字转换器」。可将此以「模拟/数字转换器」或仅简单地以「a/d转换器」来翻译。

如果根据一个实施例将为电感l或电容c形式的复数ac阻抗提供为电构件，例如，可使用下述两个测量方法。

根据第一实施例，供给了要连接的dc电压以及通过adc在切换成开时要测量或观察的动态电流流动，结果是可通过电流数据将电构件识别为电感l或电容c。取决于所使用的adc准确度，也可决定l或c的不同的值，结果是也可在这里编码进一步的信息。

根据第二实施例，连接定义ac电压并由电构件测量动态电流数据。可利用构件通过决定电流以及电压的相移来识别r、l以及c。

如果在另一个实施例中使用主动双端网络(例如二极管)作为电构件，特别地，则根据一个实施例提供了ac电压的连接以及所产生电流流动的测量或观察，以能够检测第五接触引脚。

图6示出了用于操作输入/输出模块的方法的流程图。例如，输入/输出模块是根据图1的输入/输出模块3。

此方法包括下述步骤：

-当连接器插入插座时，使用测量装置以检测(901)连接器包括四个或五个电接触引脚，每个电接触引脚插入至其中一个接触杯并电连接至接触杯的各自电接触，

-只当检测到五个电接触引脚时使用测量装置以关闭(903)两个切换装置，结果是由于关闭的切换装置，两个dc电压供应的各自供应电压通过接触杯的各自电接触被施加(905)至插入插座的连接器的相对应插入接触引脚。

在以太网上具有100mbit/s的数据率的各种场总线协议在自动化中已被建立。由于同时在消费部门中具有1gbit/s的数据率的以太网已变得普遍，也以1gbit/s或10gbit/s的数据率传输场总线协议是有用的。

相对比于其中少数用户传输大量数据的消费部门，具有少量数据项目的许多用户必须以场总线技术彼此通信。在两个用户之间在标准gbit技术中的以太网信息的渡越时间是近似1μs，其相对应于1000比特的传输时间。

由于在场总线技术中的一般在线路中连接至彼此的大量用户，从发射机至接收器的信息渡越时间扮演了相当大的角色。

根据图7的方块图在简化的视图中示意性地示出了具有十亿比特物理的标准以太网连接(1000base-t)。

连接包括物理接口(也称为phy)1001以及发射机与接收单元1003。rj45连接器1005，例如，用以作为接触点，例如作为连接器。

所谓的「降低十亿比特介质独立接口(rgmii)」通常用于作为物理接口1001以及发射机与接收单元1003之间的接口。此接口在下面只简单地称为rgmii。在rgmii的情况中，四个比特以250mbit/s以平行的方式传输。物理接口1001以及变压器1007之间的接口，其连接在rj45连接器1005以及物理接口1001之间，或在电缆上的接口是信号，其中五个电压位准根据pam-5方法(pam：脉冲幅度调制)使用四个扭转成对以125mbit/s各自地传输。此导致54＝625的符号量(4的5次方＝625)，其以125mbit/s传输(一个字节的传输速率(256个符号))。由于一个字节只包括256个符号，剩余的符号用于错误更正，因此在两个用户之间达到上至100m的传输路径。

在全双工操作期间，以双向方式使用扭转成对，接收器减去其传输信号以获得接收信号。

配送时间的最大部分是由物理接口1001产生，物理接口1001将rgmii接口的四个比特转换成pam-5方法的符号。

pam-5方法因此用以在rj45连接器1005以及变压器1007之间以及在变压器1007以及phy1001之间传输信号或数据。

在场总线技术中，情况是，在许多应用中，两个用户之间的(也就是两个输入/输出模块之间的)较短传输路径在这里足够，因此可能使用较简单的传输方法，其中要传输的信号是直接由发射机以及接收单元1003产生，结果是不需要物理接口。这使其可能有利地大大缩短配送时间。

特别地，为了避免必须产生或发展具有两个不同的接口的装置(也就是输入/输出模块)，本发明提供了物理连接以包括可用以桥接物理接口的开关。因此，可有利地使用相同的物理连接用于标准gbit物理以及用于具有较短范围的较简单传输技术。

实施这样的第二物理连接以通过简单的接触或插接连接将具有相同电压电位的用户连接至尽可能少的接触。在此连接的情况中，取决于方向，只使用两个连接每比特每比特地传输的信号。为了此目的，只需要发射机以及接收器，一方面其降低了硬件成本，另一方面降低了配送时间。

例如，根据图8中所示的方块图实施可切换的物理连接。

供给了要在变压器1007以及物理接口1001之间提供的开关1101，例如，开关被配置为高频率开关。也从此开关1101形成将开关1101连接至发射机以及接收单元1003的线路。开关1101具有两个切换状态。在第一切换状态中，开关1101将变压器1007连接至物理接口1001。在第二切换状态中，开关1101将变压器1007直接连接至发射机以及接收单元1003。也就是说，开关1101被集成在图8中所示的物理连接中，且可用以将用于变压器1007的线路切换至物理接口1001或直接切换至发射机以及接收单元1003。因此可利用开关1101有利地桥接phy1001。

例如，可使用「特殊转移法(stm)」实施在开关1101以及发射机以及接收单元1003之间的数据传输方法。

例如，在两个用户之间(也就是两个输入/输出模块之间)的连接的情况中，存有下述可能性：

1.一个用户只支持标准gbit传输

2.两个用户都支持两种传输方法，但两个用户之间的线路长度对于简单的传输方法而言太长

3.两个用户都支持两种传输方法，且两个用户之间的线路长度对于简单的传输方法而言够短

因此，根据一个实施例，供给了一开始要在两个用户之间设定的标准gbit连接。然后各自的另一个用户应被通知可切换物理连接是可用的。如果两个用户都具有可切换的物理连接，仍应使用渡越时间测量决定两个用户之间的距离。例如，可以类似于ieee1588方法的方式来决定渡越时间。利用范例的方式，根据图9的方块图示出了用于执行渡越时间测量的实施例。

例如，示出了可被配置为输入/输出模块的两个用户1201、1203。

在时间t1_1，用户1201将第一信息1205传输至用户1203。例如，信息1205可为simplephysicreq信息。在此情况中，用户1201存储信息1205的传输时间t1_1。

当用户1203接收信息1205时，用户1203存储信息1205的接收时间t2_1。在时间t3_1，用户1203将被配置为例如simplephysicres信息的进一步信息1207发送回用户1201。此信息1207包括时间t2_1以及t3_1。

用户1201接收信息1207并存储信息1207的接收时间t4_1。

以类似的方式由用户1203开始实施上述方法：在时间t1_2，用户1203类似地将例如simplephysicreq信息的信息1205传输至用户1201并存储信息1205的传输时间t1_2。当用户1201接收信息1205时，用户1201存储信息1205的接收时间t2_2。在时间t3_2，用户1201将例如被配置为simplephysicres信息的进一步信息1207发送回用户1203。此信息1207包括时间t2_2以及t3_2。用户1203接收信息1207并存储信息1207的接收时间t4_2。

两个用户1201、1203现在每个都具有四个时间t1_1至t4_1以及t1_2至t4_2。

用户1201如下来计算渡越时间：

渡越时间＝((t4_1–t1_1)–(t3_1–t2_1))/2

用户1203如下来计算渡越时间：

渡越时间＝((t4_2–t1_2)–(t3_2–t2_2))/2

两个用户1201、1203基于它们各自所决定的渡越时间来决定或计算它们自己以及另一用户之间的距离。

如果所计算出的距离在简单传输的允许距离之下，一个实施例提供了用户1201、1203对于此的双方协议(understanding)。在此方面，则两个用户1201、1203切换至简单传输方法。这是因为两个用户1201、1203包括根据图8中方块图的可切换连接。如果距离在简单传输的允许距离之上，则不实施切换。

图10示出了g-总线1301的方块图。

g-总线是以六条线路(例如六条线)可插入于两个用户的物理连接，两个用户可被配置为例如输入/输出模块，六条线路的一对线路(对线)以及第三对线路(第三对线)用以取决于传输方向传输电压。

如下建构根据图10中方块图的g-总线1301：

两个用户1201、1203通过两对包括两条线1315或两条线1313的线连接至彼此。包括两条线1307的第三对线利用双箭头象征性地绘示，并同样地连接两个用户1201、1203且用于电压供应。

使用具有参考符号1309的箭头象征性地绘示来自用户1201以及用户1203的第一传输方向。相对于此传输方向1309，使用具有相对应参考符号1311的箭头象征性地绘示从用户1203至用户1201的传输方向1311。使用具有参考符号1313的箭头象征性地绘示根据传输方向1309的用于传输数据的线。使用具有参考符号1315的箭头象征性地绘示根据传输方向1311的用于传输数据的对线的线。

取决于传输方向1309、1311，用户1201、1203包括发射机1305以及接收器1303。根据serdes方法(serdes：串行器/解串器)每比特每比特地传输信号，在此其情况中，被编码为10个比特的8个比特以1.25ghz传输。

由于在g-总线1301中，在发射机1305以及接收器1303之间不再需要电缆、变压器或物理接口，此连接特别具成本效益且具有最短的配送时间。

利用范例的方式，图11以简化的方式示出了g-总线转换器1401的方块图。

为了能够也将具有g-总线连接的用户连接至标准gbit用户，根据图11的转换器1401被提供并将可切换物理连接或标准gbit连接转换成g-总线。根据图11，转换器1401包括两个标准gbit连接以及一个g-总线连接。图11中所绘示的箭头意欲象征性地象征数据传输方向以及电压传输方向(在双箭头1307的情况中)。

图12示出了以类似于图8的方式包括两个开关1101以桥接物理接口1001的可切换g-总线转换器1501。图12中所绘示的箭头意欲象征性地象征数据传输方向以及电压传输方向(在双箭头1307的情况中)。

因此供给了用于较短距离的不同物理接口，以例如能够以较短的渡越时间以1gbit/s，特别是10gbit/s传输以太网控制自动作技术(ethercat)。此外，根据一个实施例提供了可切换连接(由开关1101形成)，且可切换连接可根据所连接的用户在具有较短范围的较快物理传输以及标准以太网gbit(10gbit/s或更高)之间切换。

例如，在来自图1的输入/输出模块3中提供与上面陈述有关的开关1101，以根据图8以及12中的方块图桥接物理接口391到那里。