Gaswarnanlage mit Fail-Safe-Relais: Ruhestrom, Selbsthaltung und Quittierung richtig programmieren

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Eine stationäre Gaswarnanlage muss nicht nur eine erhöhte Gaskonzentration erkennen. Sie muss daraus auch die richtige technische Reaktion ableiten. Dazu gehören beispielsweise Voralarm, Hauptalarm, optische und akustische Warnung, Lüftungsansteuerung, Schließen eines Gasventils, Abschalten einer Anlage oder die Weiterleitung an eine Leitwarte.

Ein entscheidender Teil dieser Alarmkette ist die Relaislogik. Wird ein Alarmkontakt nach dem Arbeitsstromprinzip verdrahtet, kann ein Stromausfall dazu führen, dass das Relais nicht mehr anzieht und die erwartete Abschaltung ausbleibt. Wird dagegen das Ruhestromprinzip verwendet, fällt das Relais bei Alarm, Leitungsunterbrechung oder Versorgungsausfall ab. Das kann ein sichereres Verhalten ermöglichen, führt aber nur dann zum gewünschten Ergebnis, wenn auch Schütz, Ventil, Lüfter und Energieversorgung entsprechend ausgelegt sind.

Ebenso wichtig sind Selbsthaltung und Quittierung. Ein Hauptalarm sollte nicht unbemerkt verschwinden, nur weil die Gaskonzentration nach einer kurzzeitigen Freisetzung wieder unter den Grenzwert fällt. Gleichzeitig darf eine Quittiertaste einen weiterhin aktiven Alarm nicht zurücksetzen oder eine abgeschaltete Anlage automatisch wieder freigeben.

Die Relaisprogrammierung muss deshalb aus der Gefährdungsbeurteilung und der vorgesehenen Schutzfunktion abgeleitet werden. Die Begriffe Öffner, Schließer, normal bestromt, Fail-Safe, selbsthaltend und quittierbar dürfen dabei nicht verwechselt werden.

Komplette Auswertungen und Zentralen finden Sie in der Kategorie Gaswarnanlagen. Passende fest installierte Detektoren sind im Bereich Stationäre Gaswarngeräte zusammengefasst.

Welche Aufgabe übernimmt die Relaislogik?

Gasdetektoren erfassen die Konzentration eines Zielgases und übertragen den Messwert an eine Gaswarnzentrale oder ein anderes Auswertegerät. Die Zentrale vergleicht den Messwert mit den eingestellten Alarmgrenzen und schaltet abhängig vom Zustand definierte Ausgänge.

Relaisausgänge bilden dabei eine Schnittstelle zwischen Gaswarnsystem und externer Sicherheitstechnik. Über ihre potenzialfreien Kontakte können beispielsweise folgende Funktionen ausgelöst werden:

• optische und akustische Signalgeber aktivieren,
• eine mechanische Lüftung einschalten,
• ein Magnetventil schließen,
• Maschinen oder Brenner abschalten,
• eine Meldung an SPS, Leitwarte oder Gebäudeleittechnik übertragen,
• eine Störung oder einen Versorgungsausfall signalisieren.

Die Gaswarnzentrale schaltet dabei normalerweise nicht den leistungsstarken Verbraucher selbst. Ihr Relaiskontakt gibt lediglich einen Steuerbefehl an ein Koppelrelais, Schütz, Sicherheitsrelais oder eine SPS. Kontaktbelastbarkeit, Einschaltstrom und induktive Lasten müssen anhand der technischen Daten geprüft werden.

Die Relaislogik beantwortet drei zentrale Fragen: In welchem Zustand ist das Relais während des störungsfreien Betriebs? Bei welchen Ereignissen soll es umschalten? Und muss die Umschaltung bestehen bleiben, nachdem die auslösende Gaskonzentration wieder gesunken ist?

Potenzialfreie Kontakte, Öffner und Schließer verstehen

Ein potenzialfreier Relaiskontakt ist galvanisch von der Versorgung und der internen Elektronik der Gaswarnzentrale getrennt. Dadurch kann ein externer Stromkreis mit einer eigenen Spannung geschaltet werden. Potenzialfrei bedeutet jedoch weder automatisch Fail-Safe noch kabelbruchüberwacht.

Bei einem Wechsler stehen üblicherweise drei Anschlüsse zur Verfügung:

• COM: gemeinsamer Relaiskontakt,
• NC: im abgefallenen Relaiszustand mit COM verbunden,
• NO: im abgefallenen Relaiszustand von COM getrennt.

Die Begriffe NC und NO beziehen sich auf den elektrisch nicht bestromten Zustand der Relaisspule. Sie beschreiben nicht automatisch den normalen Betriebszustand der Gaswarnanlage. Ist das Relais im störungsfreien Betrieb dauerhaft bestromt, liegt der Prozess-Normalzustand bereits im angezogenen Relaiszustand. Dann sind die tatsächlichen Kontaktstellungen gegenüber der Kennzeichnung des abgefallenen Relaiszustands umgeschaltet.

Diese Unterscheidung ist bei der Verdrahtung entscheidend. Ein Elektriker darf nicht allein aus der Bezeichnung „NC“ ableiten, dass der Kontakt während des normalen Anlagenbetriebs geschlossen ist. Zuerst muss geklärt werden, ob das betreffende Relais normal bestromt oder normal abgefallen programmiert wurde.

Ruhestrom- und Arbeitsstromprinzip unterscheiden

Prinzip	Zustand ohne Alarm	Reaktion bei Alarm	Verhalten bei Versorgungsausfall
Arbeitsstromprinzip	Relais normalerweise abgefallen	Relais zieht an	Relais kann nicht anziehen; Alarmfunktion kann ausbleiben
Ruhestromprinzip	Relais normalerweise bestromt	Relais fällt ab	Relais fällt ebenfalls ab und kann einen sicheren Zustand auslösen

Beim Arbeitsstromprinzip wird die Relaisspule erst beim Alarm bestromt. Dieses Prinzip ist einfach und benötigt im Normalzustand keine Spulenleistung. Es besitzt jedoch einen sicherheitstechnischen Nachteil: Bei einem Ausfall der Versorgung kann das Relais nicht mehr anziehen. Eine Warnung oder Abschaltung, die ausschließlich vom Anziehen dieses Relais abhängt, würde möglicherweise nicht ausgelöst.

Beim Ruhestromprinzip ist das Relais im normalen, störungsfreien Zustand bestromt. Bei Gasalarm, einer entsprechend programmierten Störung oder einem Verlust der Versorgung fällt es ab. Ein geschlossener Überwachungsstromkreis kann dadurch geöffnet und eine nachgeschaltete Abschaltung ausgelöst werden.

Für sicherheitsrelevante Funktionen wird deshalb häufig das Ruhestromprinzip bevorzugt. Es macht jedoch aus einer gewöhnlichen Relaisschaltung noch keine zertifizierte Sicherheitsfunktion. Die komplette Kette aus Gasdetektor, Zentrale, Verdrahtung, Auswertung, Aktor und Energieversorgung muss für die geforderte Risikominderung geeignet sein.

Was bedeutet Fail-Safe bei einer Gaswarnanlage?

Fail-Safe bedeutet, dass ein erkannter Fehler oder der Verlust einer notwendigen Energie möglichst zu einem definierten sicheren Zustand führt. Bei einem normal bestromten Alarmrelais kann beispielsweise sowohl der Hauptalarm als auch der Ausfall der Gaswarnzentrale zum Abfallen des Relais führen.

Der sichere Zustand hängt von der Anwendung ab. Bei einer Gasversorgung kann dies ein stromlos geschlossenes Ventil sein. Bei einer Maschine kann es das Wegnehmen einer Freigabe sein. Bei einer Lüftung ist die Situation schwieriger, weil ein Ventilator zum Betrieb elektrische Energie benötigt. Ein abgefallenes Relais allein stellt bei einem Netzausfall noch keine funktionierende Lüftung sicher.

Eine Fail-Safe-Betrachtung muss deshalb mindestens folgende Punkte umfassen:

• Ausfall des Gasdetektors,
• Unterbrechung oder Kurzschluss der Signalleitung,
• Ausfall der Gaswarnzentrale,
• Unterbrechung der Relaisleitung,
• Ausfall von Koppelrelais oder Schütz,
• Verlust der Versorgung des Aktors,
• mechanisches Versagen von Ventil oder Lüfter.

Ein potenzialfreier Relaiskontakt kann nicht erkennen, ob ein Ventil tatsächlich geschlossen oder ein Lüfter wirklich angelaufen ist. Für wichtige Funktionen sind daher Rückmeldekontakte, Strömungswächter, Ventilstellungsüberwachung oder andere geeignete Rückmeldungen zu prüfen.

Gasalarm, Störung und Stromausfall getrennt behandeln

Eine Gaswarnanlage sollte zwischen einer gefährlichen Gaskonzentration und einer eingeschränkten Überwachungsfähigkeit unterscheiden. Beides kann eine Schutzreaktion erfordern, hat aber nicht dieselbe Bedeutung.

Ein Gasalarm bedeutet, dass der gemessene Wert eine festgelegte Alarmgrenze erreicht hat. Eine Störung kann dagegen durch einen defekten Sensor, eine Leitungsunterbrechung, einen unplausiblen Messwert, eine interne Geräteabweichung oder eine unterbrochene Kommunikation verursacht werden.

Die Wirkungsmatrix kann beispielsweise vorsehen, dass Hauptalarm und Störung jeweils die Gaszufuhr sperren, aber unterschiedliche Meldungen erzeugen. Eine Hupe für akute Gasgefahr sollte nicht identisch mit einer reinen Wartungsstörung signalisiert werden, wenn dadurch das Bedienpersonal die Zustände nicht mehr unterscheiden kann.

Auch ein Versorgungsausfall muss eindeutig erkennbar sein. Wird das Hauptalarmrelais normal bestromt ausgeführt, führt sein Abfallen zwar zu einer sicheren Abschaltung. Zusätzlich sollte jedoch eine separate Störungs- oder Netzausfallmeldung vorhanden sein, damit nicht fälschlicherweise von einer bestätigten Gaskonzentration ausgegangen wird.

Voralarm und Hauptalarm sinnvoll zuordnen

Viele Gaswarnsysteme besitzen mindestens zwei Alarmstufen. Der Voralarm reagiert auf eine niedrigere Konzentration und soll eine frühe Gegenmaßnahme ermöglichen. Der Hauptalarm kennzeichnet einen höheren Gefährdungszustand und löst weitergehende Schutzmaßnahmen aus.

Eine typische, jedoch immer projektbezogen zu prüfende Zuordnung ist:

• Voralarm: Meldung an Leitwarte, gelbe Warnleuchte, Start oder Erhöhung der Lüftung sowie Ursachenprüfung,
• Hauptalarm: rote Warnleuchte, Hupe, Sperren der Gaszufuhr, Anlagenabschaltung und Zutrittsverbot.

Der Voralarm kann bei bestimmten Anwendungen nicht selbsthaltend ausgeführt werden, wenn er nur eine frühzeitige Lüftungsfunktion steuert. Ein Hauptalarm wird dagegen häufig selbsthaltend programmiert, damit ein kurzzeitiges gefährliches Ereignis dokumentiert bleibt und nicht automatisch verschwindet.

Die Alarmgrenzen und zugehörigen Maßnahmen dürfen nicht allgemein aus einem Beispiel übernommen werden. Zielgas, Arbeitsplatzgrenzwerte, untere Explosionsgrenze, Raum, Lüftung, Reaktionszeiten und Gefährdungsbeurteilung bestimmen die passende Strategie.

Wann muss ein Alarm selbsthaltend sein?

Bei einem selbsthaltenden beziehungsweise verriegelten Alarm bleibt der Alarmzustand gespeichert, auch wenn der Messwert wieder unter die Alarmgrenze fällt. Das Relais kehrt erst nach einem zulässigen Reset in seinen Normalzustand zurück.

Eine Selbsthaltung ist besonders sinnvoll, wenn:

• eine kurzzeitige Gasfreisetzung nicht unbemerkt bleiben darf,
• eine Anlage nach einer Abschaltung kontrolliert freigegeben werden muss,
• ein Ventil nicht automatisch wieder öffnen darf,
• die Ursache vor dem Wiederanlauf untersucht werden muss,
• Personen den Bereich erst nach einer Freigabe erneut betreten dürfen.

Die Selbsthaltung sollte nicht allein in einer nachgeordneten Visualisierung umgesetzt werden, wenn das eigentliche Schutzrelais bereits automatisch zurückschaltet. Wird eine Sicherheitsabschaltung benötigt, muss geklärt sein, an welcher Stelle der Kette die Verriegelung erfolgt und wie sie gegen einen unbeabsichtigten Reset geschützt wird.

Bei manchen Gaswarnzentralen unterscheiden sich die Einstellmöglichkeiten je nach Alarmrelais. Ein Voralarm kann fest nicht selbsthaltend ausgeführt sein, während Haupt- und Sammelalarm konfigurierbar sind. Deshalb muss die gewünschte Logik vor der Bestellung und Parametrierung mit den tatsächlichen Gerätefunktionen verglichen werden.

Quittierung, Stummschaltung und Reset unterscheiden

Im täglichen Sprachgebrauch wird „Quittieren“ häufig für mehrere unterschiedliche Bedienhandlungen verwendet. Für eine eindeutige Programmierung sollten mindestens drei Funktionen getrennt werden.

Akustischen Alarm stummschalten

Das Bedienpersonal bestätigt, dass die Warnung wahrgenommen wurde. Die Hupe kann abgeschaltet werden, während Warnleuchte, Relaiszustand und Alarmanzeige aktiv bleiben. Tritt ein neuer Alarm auf oder erhöht sich die Alarmstufe, sollte die akustische Warnung entsprechend dem Konzept erneut aktiviert werden.

Alarm bestätigen

Der Alarm wird als wahrgenommen gekennzeichnet. Dies kann die Anzeige ändern, darf aber den vorhandenen Gefährdungszustand nicht beseitigen.

Alarm zurücksetzen

Der gespeicherte Alarmzustand wird gelöscht und das Relais kann in den Normalzustand zurückkehren. Ein Reset sollte nur möglich sein, wenn die Gaskonzentration wieder im zulässigen Bereich liegt und keine relevante Störung mehr aktiv ist.

Eine Quittiertaste darf eine weiterhin anstehende Gaskonzentration nicht unwirksam machen. Ebenso sollte das Zurücksetzen einer Gaswarnzentrale nicht automatisch die komplette Produktionsanlage starten. Die Wiederanlauffreigabe sollte als eigener, kontrollierter Prozess gestaltet werden.

Lüfter, Ventile und Anlagenabschaltungen ansteuern

Relaiskontakte einer Gaswarnzentrale sind in erster Linie Signalausgänge. Große Lüftermotoren, Magnetventile mit hohem Einschaltstrom oder umfangreiche Maschinenstromkreise sollten über geeignete Koppelrelais, Schütze oder Sicherheitsschaltgeräte angesteuert werden.

Für jeden Aktor ist zu klären, welches Verhalten beim Verlust der elektrischen Energie gewünscht ist:

• Ein stromlos geschlossenes Gasventil kann bei Spannungsausfall die Gaszufuhr unterbrechen.
• Ein Lüfter bleibt bei Spannungsausfall stehen und benötigt gegebenenfalls eine abgesicherte oder unterbrechungsfreie Versorgung.
• Eine Maschinenfreigabe kann nach dem Ruhestromprinzip wegfallen und einen kontrollierten Stopp auslösen.
• Eine Warnleuchte oder Hupe benötigt weiterhin Energie, um bei einem Netzausfall warnen zu können.

Bei der Lüftungssteuerung ist zusätzlich zu prüfen, ob der Lüfter für den Aufstellungsbereich und das mögliche Gas geeignet ist. Die Lüftung darf austretendes Gas nicht unkontrolliert in andere Bereiche transportieren und den Gasdetektor nicht so anströmen, dass die Leckage am Sensor vorbeigeführt wird.

Kabelbruch und Leitungsüberwachung berücksichtigen

Das Ruhestromprinzip kann eine Leitungsunterbrechung zwischen Relaiskontakt und Auswertung erkennbar machen, wenn der überwachte Stromkreis im Normalzustand geschlossen ist. Wird die Leitung unterbrochen, verliert die nachgeschaltete Steuerung ihre Freigabe.

Das gilt jedoch nicht automatisch für jede Leitung innerhalb der Alarmkette. Ein Kabelbruch auf einer parallel geführten Signalleitung, ein Kurzschluss zwischen zwei Adern oder ein festgeklebter Relaiskontakt kann unentdeckt bleiben.

Für eine belastbare Leitungsüberwachung kommen abhängig vom System beispielsweise infrage:

• 4–20-mA-Signale mit herstellerspezifisch definierten Störungsbereichen,
• überwachte digitale Eingangskreise mit Abschlusswiderständen,
• getrennte Rückmeldekontakte,
• redundante Kontakte oder Sicherheitsrelais,
• digitale Kommunikation mit Diagnose und Kommunikationsüberwachung.

Die genaue Bedeutung von Stromwerten unterhalb oder oberhalb des Messbereichs ist gerätespezifisch. Sie darf nicht ohne Prüfung des Datenblatts und der Gaswarnzentrale festgelegt werden.

Gaswarnzentrale mit SPS und Gebäudeleittechnik verbinden

Eine SPS oder Gebäudeleittechnik kann Alarmzustände anzeigen, protokollieren und weitere Anlagenfunktionen steuern. Die lokale Gaswarnzentrale sollte jedoch weiterhin eindeutig erkennen lassen, welcher Detektor Alarm oder Störung ausgelöst hat.

Bei der SPS-Programmierung sind klare Signalnamen wichtig. Bezeichnungen wie „Relais 1“ oder „Eingang 14“ reichen für eine sicherheitsrelevante Meldung nicht aus. Sinnvoller sind eindeutige Zustände wie:

• Gaswarnanlage betriebsbereit,
• Voralarm Bereich 1,
• Hauptalarm Bereich 1,
• Sammelstörung Gaswarnanlage,
• Netzausfall oder Batteriebetrieb,
• Alarm quittiert, aber weiterhin aktiv.

Eine zusätzliche logische Invertierung in mehreren Systemen sollte vermieden werden. Ist ein Signal nach dem Ruhestromprinzip ausgeführt, muss dokumentiert sein, ob der SPS-Eingang „1“ den gesunden Zustand oder den Alarm bezeichnet.

Für kritische Abschaltungen ist zu prüfen, ob eine gewöhnliche SPS-Auswertung ausreicht oder eine geeignete sicherheitsgerichtete Architektur erforderlich ist. Eine Standard-SPS und ein einzelner Relaiskontakt erfüllen nicht automatisch Anforderungen an einen bestimmten Performance Level oder Safety Integrity Level.

Stromausfall, Notstrom und Wiederanlauf planen

Ein normal bestromtes Fail-Safe-Relais fällt bei einem Versorgungsausfall ab. Damit kann beispielsweise ein Ventil geschlossen oder eine Maschinenfreigabe entzogen werden. Optische Warnung, akustische Alarmierung, Messung und Lüftung funktionieren ohne Energie jedoch nur dann weiter, wenn eine entsprechende Notstromversorgung vorhanden ist.

Bei der Planung sollte geklärt werden:

• Welche Komponenten werden über eine USV oder Batterie versorgt?
• Wie lange muss die Gasüberwachung bei Netzausfall weiterarbeiten?
• Bleiben Signalgeber und Kommunikation funktionsfähig?
• Kann die Lüftung über Notstrom betrieben werden?
• Wie wird der Ausfall der Hauptversorgung gemeldet?
• Was geschieht nach der Wiederkehr der Versorgung?

Nach einem Stromausfall sollte eine zuvor sicher abgeschaltete Anlage nicht automatisch wieder anlaufen, wenn die Ursache nicht geklärt wurde. Die Gaswarnanlage kann nach Wiederkehr der Spannung betriebsbereit sein, während Ventile, Maschinen oder Brenner weiterhin eine separate manuelle Freigabe benötigen.

Relais- und Wirkungsmatrix erstellen

Vor der Verdrahtung sollte eine eindeutige Ursache-Wirkungs-Matrix erstellt werden. Sie beschreibt für jeden Zustand, welches Relais schaltet, ob der Ausgang selbsthaltend ist und welche externe Funktion ausgelöst wird.

Zustand	Beispielhafte Reaktion	Selbsthaltung	Reset-Bedingung
Normalbetrieb	Freigaberelais bestromt, keine Warnung	Nein	Nicht erforderlich
Voralarm	Lüftung starten, gelbe Warnung, Leitwarte informieren	Projektabhängig	Messwert unter Rückschaltgrenze
Hauptalarm	Hupe, rote Warnung, Gasventil schließen, Anlage sperren	Häufig ja	Gaswert sicher, Ursache geprüft, manueller Reset
Sensor- oder Leitungsstörung	Störmeldung, gegebenenfalls sichere Abschaltung	Projektabhängig	Störung beseitigt und bestätigt
Netzausfall	Fail-Safe-Abschaltung, Batteriebetrieb oder Störmeldung	Häufig bis zur kontrollierten Freigabe	Versorgung stabil und Anlage geprüft

Diese Tabelle ist nur ein Beispiel. Die konkrete Wirkung muss aus der Gefährdungsbeurteilung abgeleitet werden. Besonders die Frage, ob eine Lüftung bei einem bestimmten Gas sinnvoll ist und welche Anlage abgeschaltet werden muss, lässt sich nicht allgemein beantworten.

Typische Fehler bei der Relaisprogrammierung

Fehler	Mögliche Folge	Sinnvolle Maßnahme
Alarmrelais nur nach Arbeitsstromprinzip	Bei Stromausfall erfolgt möglicherweise keine Abschaltung	Fail-Safe-Verhalten der vollständigen Kette bewerten
NC und NO ohne Beachtung des Relaiszustands verdrahtet	Kontakt wirkt im Betrieb genau umgekehrt	Angezogenen und abgefallenen Zustand im Schaltplan darstellen
Hauptalarm nicht selbsthaltend	Kurzzeitiger gefährlicher Zustand verschwindet unbemerkt	Verriegelung und manuellen Reset prüfen
Quittierung setzt aktiven Alarm zurück	Warnung wird trotz weiter bestehender Gefahr aufgehoben	Stummschaltung, Bestätigung und Reset getrennt programmieren
Gasalarm und Störung identisch angezeigt	Bedienpersonal kann Ursache nicht unterscheiden	Eindeutige Meldungen und Signalgeber festlegen
Lüfter direkt über Zentralenrelais geschaltet	Relaiskontakt wird durch Motor- oder Einschaltstrom überlastet	Geeignetes Koppelrelais oder Schütz verwenden
Fail-Safe nur am Relais betrachtet	Aktor bleibt bei Energieausfall in gefährlicher Stellung	Ventil, Schütz, Rückmeldung und Energieversorgung einbeziehen
Automatischer Wiederanlauf nach Reset	Anlage startet ohne Ursachenprüfung	Separate manuelle Wiederanlauffreigabe vorsehen
Nur Relaiskontakt elektrisch getestet	Sensor, Hupe, Ventil oder Lüfter kann trotzdem fehlerhaft sein	Komplette Ursache-Wirkungs-Kette mit Prüfmitteln testen

Praxisbeispiel: Gaswarnanlage in einem Technikraum

In einem Technikraum werden mehrere Gasverbraucher überwacht. Zwei stationäre Gasdetektoren sind über 4–20 mA an eine Gaswarnzentrale angeschlossen. Bei einer beginnenden Freisetzung soll zunächst die mechanische Lüftung starten. Bei einer höheren Konzentration müssen zusätzlich eine Hupe und eine rote Warnleuchte aktiviert, die Gaszufuhr geschlossen und die betroffene Anlage gesperrt werden.

Der Voralarm wird nicht selbsthaltend ausgeführt. Sinkt die Konzentration stabil unter die Rückschaltgrenze, kann die Lüftung nach einer festgelegten Nachlaufzeit wieder in den Normalbetrieb wechseln. Die Voralarmmeldung bleibt jedoch im Ereignisspeicher dokumentiert.

Der Hauptalarm wird dagegen selbsthaltend programmiert. Das Hauptalarmrelais ist im Normalbetrieb bestromt und fällt bei Alarm ab. Dadurch verliert ein nachgeschaltetes Koppelrelais seine Freigabe. Das Gasventil ist als stromlos geschlossene Ausführung vorgesehen und schließt auch bei einem Ausfall der Versorgung.

Die Hupe kann nach Wahrnehmung des Alarms stummgeschaltet werden. Warnleuchte, Hauptalarmanzeige, Anlagenverriegelung und geschlossenes Gasventil bleiben aktiv. Ein Reset ist erst möglich, wenn beide Gasdetektoren wieder einen zulässigen Messwert liefern und keine Störung ansteht.

Nach dem Reset öffnet das Gasventil nicht automatisch. Der Betreiber muss zunächst die Ursache prüfen und die Gasversorgung über eine separate Freigabe wieder einschalten. Damit sind Alarmquittierung und Wiederanlauf bewusst voneinander getrennt.

Das Störungsrelais ist ebenfalls normal bestromt. Bei Kabelbruch eines Detektors oder internem Fehler wird die Überwachung als eingeschränkt gemeldet. Abhängig von der Gefährdungsbeurteilung wird die Gaszufuhr auch in diesem Zustand gesperrt, da keine zuverlässige Detektion mehr gewährleistet ist.

Komplette Alarmkette prüfen

Eine funktionierende Anzeige an der Gaswarnzentrale bestätigt noch nicht, dass die komplette Schutzfunktion arbeitet. Bei Inbetriebnahme und wiederkehrender Prüfung sollte die gesamte Ursache-Wirkungs-Kette kontrolliert werden.

Dazu gehören abhängig von der Anlage:

1. Gasdetektor mit geeignetem Prüfgas beaufschlagen.
2. Messwertübertragung und Alarmgrenzen kontrollieren.
3. Voralarm und Hauptalarm getrennt auslösen.
4. Relaiszustände und Kontaktbelegung messen.
5. Hupe, Warnleuchte, Lüftung und Ventilfunktion prüfen.
6. Selbsthaltung, Stummschaltung und Reset testen.
7. Kabelbruch oder Detektorstörung simulieren.
8. Versorgungsausfall und Batteriebetrieb prüfen.
9. Weiterleitung an SPS, GLT oder Leitwarte kontrollieren.
10. Wiederanlauf und manuelle Freigabe testen.

Bei Detektoren mit 4–20-mA-Ausgang kann ein UPS4E Stromschleifen-Kalibrator verwendet werden, um definierte Eingangssignale an der Gaswarnzentrale zu simulieren. Damit lassen sich Skalierung, Alarmgrenzen, Relaislogik und Signalweitergabe gezielt prüfen.

Eine Stromsimulation ersetzt jedoch nicht die Prüfung des Gasdetektors mit geeignetem Prüfgas. Sie testet nur den elektrischen Signalweg ab der Einspeisestelle. Sensorreaktion, Gaszutritt, Filter, Sensordrift und tatsächliche Ansprechzeit werden damit nicht bewertet.

Welche Produkte eignen sich?

Gaswarnanlagen und Gaswarnzentralen

Die Kategorie Gaswarnanlage umfasst Zentralen und Systemlösungen für die gemeinsame Auswertung mehrerer Gasdetektoren. Je nach Anlagenumfang stehen kompakte Zentralen, adressierbare Systeme und Lösungen mit mehreren Relais- beziehungsweise Kommunikationsausgängen zur Verfügung.

Gasmaster-Gaswarnzentrale

Die Gasmaster-Gaswarnzentrale eignet sich zur zentralen Überwachung von Gas- und abhängig von der Ausführung weiteren Detektoren. Sie stellt Alarm- und Störungsrelais sowie analoge und digitale Schnittstellen für externe Warn- und Steuerungssysteme bereit.

Die Relais können abhängig von Funktion und Geräteausführung unterschiedlich konfiguriert werden. Dazu gehören normal bestromte Fail-Safe-Zustände sowie selbsthaltende und nicht selbsthaltende Alarmfunktionen. Die Einstellmöglichkeiten unterscheiden sich zwischen den einzelnen Relais. Maßgeblich sind deshalb die aktuelle Bedienungsanleitung und der konkrete Anschlussplan.

Stationäre Gaswarngeräte

Im Bereich Stationäre Gaswarngeräte stehen Detektoren für brennbare und toxische Gase sowie zur Sauerstoffüberwachung zur Verfügung. Je nach Gerät können 4–20 mA, Modbus, HART und eigene Relais für Voralarm, Hauptalarm oder Störung vorhanden sein.

Lokale Detektorrelais können bei einzelnen Messstellen sinnvoll sein. Bei mehreren Sensoren, übergreifenden Alarmzonen oder komplexen Wirkungsmatrizen ist eine zentrale Auswertung häufig übersichtlicher und leichter zu prüfen.

UPS4E Stromschleifen-Kalibrator

Der UPS4E Stromschleifen-Kalibrator misst und simuliert 4–20-mA-Signale und unterstützt damit die Inbetriebnahme und Fehlersuche an Detektor-, Zentralen- und SPS-Eingängen. Er eignet sich besonders zur Prüfung von Skalierung, Alarmgrenzen und elektrischer Signalübertragung.

Fazit: Fail-Safe muss über die gesamte Alarmkette geplant werden

Die Relaislogik einer Gaswarnanlage entscheidet darüber, ob ein erkannter Gasalarm, ein Kabelbruch oder ein Versorgungsausfall die vorgesehene Schutzreaktion auslöst. Ein normal bestromtes Relais nach dem Ruhestromprinzip kann Fehlerzustände besser sichtbar machen als ein ausschließlich nach dem Arbeitsstromprinzip angesteuerter Kontakt.

Ein Fail-Safe-Relais allein garantiert jedoch noch keinen sicheren Anlagenzustand. Koppelrelais, Schütze, Ventile, Lüfter, Rückmeldungen und Energieversorgung müssen in die Betrachtung einbezogen werden. Besonders bei Lüftungsfunktionen ist zu berücksichtigen, dass ohne elektrische Energie kein Ventilator läuft.

Voralarm, Hauptalarm und Störung sollten eindeutig getrennt werden. Ein Hauptalarm wird häufig selbsthaltend ausgeführt, während eine akustische Warnung separat stummgeschaltet werden kann. Ein Reset darf nur möglich sein, wenn die auslösende Gaskonzentration nicht mehr ansteht. Der Wiederanlauf einer abgeschalteten Anlage sollte zusätzlich eine bewusste Freigabe erfordern.

Vor der Programmierung ist eine dokumentierte Ursache-Wirkungs-Matrix zu erstellen. Bei der Inbetriebnahme muss anschließend die vollständige Kette vom Gasdetektor über die Zentrale und Relaisausgänge bis zum realen Aktor geprüft werden.

Häufige Fragen zur Relaislogik von Gaswarnanlagen

Was bedeutet das Ruhestromprinzip bei einer Gaswarnanlage?

Das Relais ist im normalen, störungsfreien Zustand bestromt. Bei Alarm, einem entsprechend ausgewerteten Fehler oder Versorgungsausfall fällt es ab. Dadurch kann eine nachgeschaltete Freigabe entzogen oder eine Abschaltung ausgelöst werden.

Ist ein Öffnerkontakt automatisch Fail-Safe?

Nein. NC und NO beschreiben die Kontaktstellung bei abgefallener Relaisspule. Entscheidend ist zusätzlich, ob das Relais im normalen Anlagenzustand bestromt ist und wie der nachgeschaltete Stromkreis ausgewertet wird.

Erkennt ein potenzialfreier Kontakt einen Kabelbruch?

Nicht automatisch. Ein Kabelbruch kann bei einem geschlossenen Ruhestromkreis zum Wegfall der Freigabe führen. Für eine umfassende Leitungsüberwachung können jedoch weitere Maßnahmen wie Abschlusswiderstände, Rückmeldungen oder überwachte Signale erforderlich sein.

Sollte der Hauptalarm selbsthaltend sein?

Bei vielen Anwendungen ist eine Selbsthaltung sinnvoll, damit ein gefährlicher Zustand nicht unbemerkt verschwindet und eine abgeschaltete Anlage erst nach Ursachenprüfung wieder freigegeben wird. Die konkrete Festlegung erfolgt anhand der Gefährdungsbeurteilung.

Darf eine Quittiertaste den Alarm zurücksetzen?

Eine Quittierung sollte zunächst nur bestätigen, dass der Alarm wahrgenommen wurde. Das Zurücksetzen eines selbsthaltenden Alarms darf erst möglich sein, wenn der Messwert wieder sicher ist und keine relevante Störung mehr ansteht.

Kann die Hupe bei einem weiterhin aktiven Gasalarm ausgeschaltet werden?

Eine getrennte Stummschaltung kann vorgesehen werden. Die optische Warnung, Alarmanzeige, Relaisfunktion und Anlagenverriegelung müssen dabei aktiv bleiben. Ein neuer oder höherer Alarm sollte erneut akustisch melden.

Kann ein Gaswarnzentralenrelais direkt einen Lüfter schalten?

In der Regel sollte der Relaiskontakt nur einen geeigneten Steuerstromkreis, ein Koppelrelais oder ein Schütz ansteuern. Motorleistung, Einschaltstrom und induktive Belastung können die zulässige Kontaktbelastung der Zentrale überschreiten.

Was geschieht bei einem Stromausfall?

Ein normal bestromtes Relais fällt ab und kann beispielsweise ein Ventil schließen oder eine Freigabe entziehen. Messung, Warnung und Lüftung funktionieren nur weiter, wenn die betreffenden Komponenten über Batterie, USV oder Notstrom versorgt werden.

Sollten Gasalarm und Störung dieselbe Abschaltung auslösen?

Das kann sinnvoll sein, wenn bei einer Störung keine zuverlässige Gasüberwachung mehr vorhanden ist. Trotzdem müssen Gasalarm und Störung eindeutig getrennt angezeigt und dokumentiert werden.

Reicht eine 4–20-mA-Simulation zur Funktionsprüfung?

Nein. Sie prüft den elektrischen Eingang, die Alarmgrenzen und die nachgeschaltete Relaislogik. Der Gasdetektor selbst muss zusätzlich mit einem geeigneten Prüfgas beziehungsweise nach dem vorgesehenen Prüfverfahren getestet werden.

Darf eine abgeschaltete Anlage nach dem Alarmreset automatisch wieder starten?

Ein automatischer Wiederanlauf kann gefährlich sein. In vielen Anwendungen ist nach dem Reset eine separate manuelle Freigabe erforderlich, damit Ursache, Gasfreiheit und Anlagenzustand vorher kontrolliert werden.