Schützsteuerungen: Relais, Schütz, Selbsthaltung und Verriegelung

Schützsteuerungen: Relais, Schütz, Selbsthaltung und Verriegelung

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Schütz, Schützsteuerung, VPS, Selbsthaltung, dominierend AUS, Tippbetrieb, Verriegelung, Wendeschützschaltung, Stern-Dreieck-Anlauf, Logikplan, Kleinsteuerung, Prüfungsvorbereitung

tl/dr; (ca. 32 min Lesezeit): Ein Taster startet einen Motor, ein zweiter stoppt ihn, und zwei Drehrichtungen dürfen nie gleichzeitig eingeschaltet sein: Das erledigen Schützsteuerungen mit wenigen Kontakten. Dieser Artikel zeigt Schritt für Schritt, wie ein Schütz aufgebaut ist und wie seine Kontakte bezeichnet werden, wie Du Tippbetrieb, Selbsthaltung (dominierend AUS und EIN) und Verriegelungen im Stromlaufplan erkennst und analysierst, wie ein Drehstrommotor mit Netz-, Stern- und Dreieckschütz im Stern-Dreieck-Anlauf hochläuft, wie Du daraus einen Logikplan für eine Kleinsteuerung bestimmst, warum gegenläufige Schütze auch hinter einer SPS hardwareseitig verriegelt werden, wie sich verbindungsprogrammierte und speicherprogrammierte Steuerungen unterscheiden und wie Du Fehler in einer Schützsteuerung systematisch findest und wirtschaftlich behebst [AI-Assisted]. (Zuletzt geändert am 13.11.2026)

Dieser Artikel baut auf der Kann-Liste des Artikels Relais und Optokoppler: Ansteuerung, Kennwerte, galvanische Trennung auf.

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Als Elektrotechnik-Grundlagen kann ich nach Durcharbeiten des Artikels…

• … Aufbau und Kontakte eines Schützes beschreiben und die Kontaktbezeichnungen (Kennzahlen, NO und NC) eines Hilfsschalterblocks erklären.

• … Schützschaltungen mit Tippbetrieb, Selbsthaltung und Verriegelung im Stromlaufplan erkennen und ihr Verhalten analysieren.

• … Stromlaufpläne einer Selbsthaltung „dominierend AUS“ und „dominierend EIN“ unterscheiden und daraus den Logikplan für eine Kleinsteuerung bestimmen.

• … die gegenseitige Verriegelung zweier Schütze über Öffnerkontakte und Taster erkennen und ihren Zweck bei Wendeschütz- und Umpolschaltungen erklären, auch die Folgen gleichzeitigen Schaltens.

• … den Stern-Dreieck-Anlauf mit Netz-, Stern- und Dreieckschütz und Zeitrelais im Stromlaufplan analysieren, die Verriegelung von Stern- und Dreieckschütz begründen und das Motorschutzrelais einstellen.

• … begründen, warum zwei Schützkontakte in Reihe eine sichere Abschaltung bei verschweißtem Kontakt gewährleisten und warum gegenläufige Schütze hinter den SPS-Ausgängen zusätzlich hardwareseitig verriegelt werden.

• … verbindungsprogrammierte Steuerungen (VPS) und speicherprogrammierte Steuerungen (SPS) in Eingabe-, Verarbeitungs- und Ausgabeebene vergleichen und auch wirtschaftlich bewerten.

• … die Folgen einer falschen Spulenspannung bestimmen und Fehler systematisch eingrenzen, wenn ein Schütz trotz aktiviertem Steuerungsausgang nicht anzieht.

• … für ein defektes Schaltgerät eine technisch und wirtschaftlich geeignete Instandsetzung festlegen und den Austausch mit Arbeits- und Zeitplan vorbereiten.

Ein Lüfter soll per Tastendruck starten und weiterlaufen, bis jemand „Aus“ drückt. Ein Rolltor soll auf- und zufahren, aber nie beide Richtungen gleichzeitig einschalten. Eine Presse muss sicher stillstehen, auch wenn ein Kontakt verschweißt. Solche Aufgaben lösen Schützsteuerungen: Die Logik steckt in der Verdrahtung von Kontakten – deshalb heißen sie auch verbindungsprogrammierte Steuerungen (VPS). Auch dort, wo heute eine SPS die Logik übernimmt, schalten am Ende meist Schütze die Motoren, und die wichtigsten Verriegelungen bleiben fest verdrahtet.

Zum Üben gibt es einen eigenen Artikel mit Aufgaben und einblendbaren Beispiellösungen: Übungsaufgaben zu Schützsteuerungen.

Schritt 1: Vom Relais zum Schütz – Aufbau und Kontaktbezeichnungen

Ein Schütz arbeitet wie ein Relais (siehe Relais und Optokoppler): Fließt Strom durch die Spule, zieht ein Elektromagnet den Anker an und betätigt alle Kontakte gleichzeitig. Das Schütz ist aber für große Leistungen gebaut – Motoren, Heizungen, Beleuchtungsanlagen mit 400 V und vielen Ampere. Typisch sind deshalb:

• Hauptkontakte (meist drei Schließer) mit Lichtbogenlöschkammern für den Laststrom. Ihre Belastbarkeit gibt die Gebrauchskategorie an, z. B. AC-1 für nicht induktive Lasten und AC-3 für das Schalten von Käfigläufermotoren.

• Hilfskontakte (Schließer und Öffner) für kleine Steuerströme: Selbsthaltung, Verriegelung, Meldeleuchten, Rückmeldung an eine SPS. Reichen die eingebauten nicht, steckst Du einen Hilfsschalterblock auf die Front oder seitlich an.

• Eine Spule mit den Anschlüssen A1 und A2. Die Spulenspannung (Bemessungs-Steuerspeisespannung) ist unabhängig von der Spannung im Hauptstromkreis: Ein Schütz mit 24-V-DC-Spule kann einen 400-V-Motor schalten.

Alle Kontakte bezeichnest Du mit Kennzahlen. Daran erkennst Du im Stromlaufplan sofort, welcher Kontakt gemeint ist:

Auf Hilfsschalterblöcken und in Datenblättern findest Du außerdem die englischen Kürzel NO (normally open, im Ruhezustand offen = Schließer) und NC (normally closed, im Ruhezustand geschlossen = Öffner). Ein Block mit der Aufschrift „1 NO + 1 NC“ hat also einen Schließer und einen Öffner. Die Kennziffer auf dem Schütz (z. B. „11“) nennt die Zahl der Schließer und Öffner unter den Hilfskontakten.

Relais oder Schütz? Beide schalten mit einer Spule Kontakte. Relais sind klein, für Signale und kleine Lasten gedacht und haben oft Wechsler. Schütze haben Hauptkontakte mit Lichtbogenlöschung, sind für viele Schaltspiele unter Last ausgelegt und werden auf die Hutschiene im Schaltschrank montiert. Hilfsschütze sind Schütze, die nur Hilfskontakte haben – sie vervielfältigen Signale in der Steuerung.

Spulenspannung beachten: Nach DIN EN 60947-4-1 muss ein Schütz zwischen 85 % und 110 % seiner Bemessungs-Steuerspeisespannung sicher anziehen. Liegt eine falsche Spulenspannung an, hat das typische Folgen:

Bei einer Gleichstromspule mit dem Widerstand R_\mathrm{Sp} gilt P = U^2 : R_\mathrm{Sp}. Eine 12-V-Spule mit 2{,}4\ \mathrm{W} hat R_\mathrm{Sp} = (12\ \mathrm{V})^2 : 2{,}4\ \mathrm{W} = 60\ \Omega; an 24 V nimmt sie (24\ \mathrm{V})^2 : 60\ \Omega = 9{,}6\ \mathrm{W} auf – viermal so viel, wie die Wicklung dauerhaft verträgt. Viele neue Schütze haben deshalb elektronisch geregelte Weitbereichsspulen (z. B. 24 … 60 V AC/DC); prüfe trotzdem immer das Typenschild, bevor Du ein Schütz ersetzt.

Schritt 2: Stromlaufpläne einer Schützsteuerung lesen

Eine Schützsteuerung zeichnest Du in zwei Stromkreisen:

• Der Hauptstromkreis (Laststromkreis) enthält Netz, Schutzorgane, Hauptkontakte und Verbraucher, z. B. den Motor.

• Der Steuerstromkreis enthält Taster, Hilfskontakte, Spulen und Meldeleuchten. Er liegt meist an einer Steuerspannung von 24 V DC oder 230 V AC und wird zwischen zwei waagerechten Linien (oben Plus bzw. Außenleiter, unten 0 V bzw. Neutralleiter) senkrecht gezeichnet.

Der Stromlaufplan ist aufgelöst gezeichnet: Die Spule und jeder Kontakt eines Schützes stehen dort, wo sie elektrisch wirken, und tragen alle dasselbe Betriebsmittelkennzeichen (z. B. -K1). Kennbuchstaben nach DIN EN 81346-2: -K für Schütze und Relais, -S für Taster und Schalter, -F für Schutzeinrichtungen (Sicherung, Motorschutzrelais), -B für Sensoren und Grenztaster, -P für Meldeleuchten, -M für Motoren. Alle Kontakte stehen im Ruhezustand: Spule stromlos, kein Taster betätigt. Mehr zu Schaltzeichen und Kennzeichnung steht im Artikel Schaltpläne und Schaltzeichen.

So analysierst Du einen Steuerstromkreis: Verfolge für jede Spule alle Pfade von oben nach unten. Eine Reihenschaltung von Kontakten bedeutet UND (alle müssen geschlossen sein), eine Parallelschaltung bedeutet ODER (einer genügt). Ein Öffner leitet, solange er nicht betätigt ist. Schreib für jeden Bedienschritt auf, welche Kontakte geschlossen sind und welche Spulen deshalb Strom bekommen – das ist die Zustandstabelle der Schaltung.

Schritt 3: Tippbetrieb

Im Tippbetrieb liegt der Ein-Taster (Schließer) direkt in Reihe mit der Spule. Das Schütz zieht nur an, solange Du drückst; lässt Du los, fällt es ab. Tippbetrieb brauchst Du überall, wo ein Antrieb nur unter Aufsicht und in kleinen Schritten laufen soll: Einrichten einer Maschine, Positionieren eines Krans, Bewegen einer Hebebühne oder eines Tores mit Totmannschaltung.

Woran erkennst Du Tippbetrieb? Parallel zum Ein-Taster liegt kein Schließer des eigenen Schützes. Ohne diesen Kontakt kann sich das Schütz nicht selbst halten.

Häufig gibt es Dauer- und Tippbetrieb in einer Schaltung (Bild unten, Teil c): Ein Tipp-Taster -S3 hat einen Schließer parallel zum Ein-Taster und einen Öffner im Selbsthaltekreis. Drückst Du -S3, schließt der Schließer die Spule an, und der Öffner unterbricht gleichzeitig die Selbsthaltung – das Schütz läuft nur, solange Du drückst.

Schritt 4: Selbsthaltung – dominierend AUS und dominierend EIN

Bei der Selbsthaltung liegt ein Schließer des Schützes (meist 13–14) parallel zum Ein-Taster. Drückst Du „Ein“, zieht das Schütz an, sein Schließer schließt und überbrückt den Taster: Das Schütz hält sich selbst, auch wenn Du loslässt. Erst der Aus-Taster (Öffner) unterbricht den Stromkreis, das Schütz fällt ab und der Selbsthaltekontakt öffnet wieder. Die Schaltung speichert also einen Tastendruck.

Entscheidend ist, was passiert, wenn beide Taster gleichzeitig betätigt werden. Das hängt davon ab, wo der Aus-Taster liegt:

• Dominierend AUS (Teil a): Der Aus-Taster liegt in Reihe vor der Parallelschaltung aus Ein-Taster und Selbsthaltekontakt. Drückst Du beide, ist der Stromkreis offen – Aus gewinnt. Das ist der Normalfall für Antriebe, weil ein Stoppbefehl immer Vorrang haben soll.

• Dominierend EIN (Teil b): Der Aus-Taster liegt nur im Selbsthaltezweig, in Reihe mit dem Selbsthaltekontakt. Der Ein-Taster überbrückt beide. Drückst Du beide, fließt Strom über den Ein-Taster – Ein gewinnt. Das brauchst Du selten, z. B. wenn eine Pumpe, ein Rauchabzug oder eine Not-Beleuchtung bei einem Ein-Befehl unbedingt laufen soll.

Die Zustandstabelle zeigt den Unterschied. „1“ heißt betätigt bzw. angezogen; -S1 ist ein Öffner.

In der Praxis liegen im gemeinsamen Teil vor der Spule noch weitere Öffner, die immer abschalten müssen: der Kontakt 95–96 des Motorschutzrelais, Endschalter und der Not-Halt-Kreis. Sie wirken unabhängig davon, ob die Selbsthaltung dominierend AUS oder EIN ist.

Selbsthaltung mit Meldeleuchten und Hilfsschalterblock: Ein weiterer Schließer (z. B. 23–24 oder 53–54 eines Hilfsschalterblocks) schaltet eine Meldeleuchte „Betrieb“, ein Öffner (z. B. 31–32 oder 61–62) eine Leuchte „Bereit“ bzw. „Aus“. Weil Schließer und Öffner desselben Schützes immer gegensätzlich stehen, leuchtet immer genau eine der beiden – solange die Steuerspannung anliegt.

Schritt 5: Logikplan bestimmen und in eine Kleinsteuerung übertragen

Aus jedem Steuerstromkreis kannst Du eine logische Gleichung ablesen: Reihenschaltung = UND (\wedge), Parallelschaltung = ODER (\vee), und der Ausgang des Schützes wird über den Selbsthaltekontakt auf den Eingang zurückgeführt. Für die Signale gilt dabei: Ein Öffner, der nicht betätigt ist, liefert 1. Mit S_1 für den Signalzustand des Aus-Tasters (Öffner: 1 = nicht gedrückt), S_2 für den Ein-Taster und K_1 für das Schütz ergibt sich:

• dominierend AUS: K_1 = S_1 \wedge (S_2 \vee K_1)

• dominierend EIN: K_1 = S_2 \vee (S_1 \wedge K_1)

Diese Gleichungen zeichnest Du als Logikplan (Funktionsplan) mit UND- und ODER-Gattern und einer Rückführung vom Ausgang. Grundlagen zu den Gattern stehen im Artikel Logische Verknüpfungen. In einer Kleinsteuerung oder SPS nimmst Du statt der Rückführung einen Speicherbaustein:

• Der Baustein RS (Rücksetzen dominant, der dominierende Eingang trägt die 1: R1) entspricht der Selbsthaltung dominierend AUS.

• Der Baustein SR (Setzen dominant, S1) entspricht der Selbsthaltung dominierend EIN.

Die Bezeichnungen RS und SR stammen aus der Norm DIN EN 61131-3; mehr zu Speicherschaltungen steht im Artikel Flipflops.

Achtung bei Öffnern am Eingang: Den Aus-Taster schließt Du auch an einer Kleinsteuerung als Öffner an. Dann meldet ein Drahtbruch „Aus“ statt einen Stoppbefehl unbemerkt zu verschlucken (drahtbruchsicher). Der Eingang führt im Ruhezustand 1 und wird beim Drücken 0. Im Programm muss er deshalb negiert an den Rücksetzeingang (Bild, Teile c und d: Negationskreis am Eingang). Wer das vergisst, bekommt eine Steuerung, die ständig zurückgesetzt ist und nie einschaltet.

Übertragen in vier Schritten:

1. Zuordnungstabelle anlegen: welcher Taster an welchem Eingang (I1, I2 …), welches Schütz an welchem Ausgang (Q1 …), Öffner oder Schließer.

2. Dominanz bestimmen (Lage des Aus-Tasters im Stromlaufplan) und den Baustein RS oder SR wählen.

3. Eingänge anschließen, Öffner-Signale negieren; Bedingungen, die immer abschalten (Motorschutz, Endschalter), per UND vor den Ausgang oder an den Rücksetzeingang legen.

4. Mit der Zustandstabelle aus Schritt 4 testen, auch das gleichzeitige Drücken beider Taster.

Darstellungsarten einer SPS-Dokumentation: Ein SPS-Programm kann als Funktionsplan (FUP/FBS, Bausteine wie im Bild oben), als Kontaktplan (KOP, sieht aus wie ein um 90° gedrehter Stromlaufplan), als Strukturierter Text (ST, z. B. Q1 := I1 AND (I2 OR Q1);) oder als Ablaufsprache bzw. GRAFCET (Schrittkette) dokumentiert sein. Die Darstellungsart erkennst Du an der Form: Kästen mit Funktionszeichen = FUP, Kontaktsymbole zwischen zwei senkrechten Schienen = KOP, Zuweisungen mit := = ST. Mehr dazu im Artikel SPS-Grundlagen.

Schritt 6: Verriegelung, Wendeschütz- und Umpolschaltung

Manche Schütze dürfen nie gleichzeitig anziehen. Das klassische Beispiel ist die Wendeschützschaltung für einen Drehstrommotor (Bild ganz oben): -K1 schaltet L1, L2, L3 direkt auf U, V, W (Rechtslauf), -K2 vertauscht zwei Außenleiter (L1 und L3) und kehrt damit das Drehfeld um (Linkslauf; siehe Drehstrom). Ziehen beide gleichzeitig an, verbinden ihre Hauptkontakte L1 und L3 direkt miteinander: ein Kurzschluss zwischen zwei Außenleitern. Die Sicherung oder der Leitungsschutzschalter löst aus, im Schaltmoment entsteht ein Lichtbogen, und die Hauptkontakte können verschweißen.

Deshalb werden gegenläufige Schütze gegeneinander verriegelt:

In der Praxis kombiniert man Schütz- und Tasterverriegelung, bei Wendeschützen meist zusätzlich die mechanische Verriegelung. Die Schützverriegelung ist die wichtigere: Die Tasterverriegelung allein schützt nicht, wenn ein Schütz beim Umschalten noch nicht abgefallen ist oder ein Kontakt hängt.

Umpolschaltung für Gleichstrommotoren: Einen Gleichstrommotor kehrst Du um, indem Du die Polarität an seinen Anschlüssen tauschst. Dazu verbinden zwei Schütze oder Relais (bzw. vier Transistoren in einer H-Brücke) den Motor einmal so und einmal andersherum mit Plus und 0 V. Ziehen beide gleichzeitig an (bzw. leiten zwei Transistoren einer Brückenseite gleichzeitig), schließen sie die Versorgung kurz: Sicherung oder Netzteil schalten ab, Kontakte verschweißen, Transistoren werden zerstört. Auch hier gehört eine gegenseitige Verriegelung über Öffner in den Steuerstromkreis, bei Transistoren eine Totzeit in der Ansteuerung (siehe Transistor als Schalter).

Schritt 7: Stern-Dreieck-Anlauf

Ein Drehstrom-Asynchronmotor zieht beim direkten Einschalten das Fünf- bis Achtfache seines Bemessungsstroms. Damit Sicherungen nicht auslösen und die Spannung im Netz nicht einbricht, laufen größere Motoren oft im Stern-Dreieck-Anlauf an: Sie starten in Sternschaltung und werden nach dem Hochlauf in Dreieck umgeschaltet. In Stern liegt an jedem Strang nur 1/\sqrt{3} der Spannung; Netzstrom und Anlaufmoment sinken dadurch auf ein Drittel. Was das für die Last bedeutet und wann der richtige Umschaltpunkt ist, zeigt der Artikel Elektromotoren; hier geht es um die Schaltung.

Voraussetzungen am Motor:

• Die Stränge müssen für die Außenleiterspannung gebaut sein. Am 400-V-Netz braucht der Motor das Typenschild „Δ/Y 400/690 V“: Im Betrieb liegt er in Dreieck an 400 V. Ein Motor mit „Δ/Y 230/400 V“ läuft am 400-V-Netz dauerhaft in Stern; im Dreieck bekäme jeder Strang 400 V statt 230 V und würde zerstört (siehe Drehstrom).

• Alle sechs Wicklungsenden U1, V1, W1, U2, V2, W2 werden einzeln angeschlossen. Die Brücken auf dem Klemmbrett werden entfernt; die Verbindungen für Stern und Dreieck stellen die Schütze her.

Hauptstromkreis: Drei Schütze teilen sich die Arbeit:

Motorschutzrelais einstellen: In der Schaltung oben liegt -F2 hinter dem Abzweig zum Dreieckschütz in den Zuleitungen zu U1, V1, W1. Im Dreieckbetrieb fließt durch -F2 deshalb nur der Strangstrom, nicht der Leiterstrom. Du stellst es auf

I_\mathrm{e} = \frac{I_\mathrm{N}}{\sqrt{3}} \approx 0{,}58 \cdot I_\mathrm{N}

ein. Ein Motor mit I_\mathrm{N} = 20\ \mathrm{A} (Dreieck, 400 V) braucht also I_\mathrm{e} = 20\ \mathrm{A} : \sqrt{3} \approx 11{,}5\ \mathrm{A}. Sitzt das Motorschutzrelais dagegen in der gemeinsamen Zuleitung vor -K1 und dem Abzweig, führt es den vollen Leiterstrom und wird auf I_\mathrm{N} eingestellt. Schau deshalb immer in den Plan, bevor Du einstellst.

Ablauf im Steuerstromkreis:

1. Ein: Drückst Du -S1, ziehen -K1, -K2 und das Zeitrelais -K4 an; -K1 hält die Schaltung über 13–14. Der Motor läuft in Stern hoch.

2. Umschalten: Nach der eingestellten Zeit öffnet der anzugsverzögerte Öffner -K4 15–16, -K2 fällt ab. Gleichzeitig schließt der anzugsverzögerte Schließer -K4 27–28. Sobald -K2 abgefallen ist und sein Öffner 21–22 wieder geschlossen hat, zieht -K3 an: Der Motor läuft in Dreieck.

3. Aus: -S0 oder der Öffner 95–96 des ausgelösten Motorschutzrelais unterbrechen den gemeinsamen Pfad; alle Schütze fallen ab.

Gegenseitige Verriegelung: Ein Öffner des Dreieckschützes (-K3 21–22) liegt vor der Spule des Sternschützes und umgekehrt (-K2 21–22 vor -K3). Ziehen beide gleichzeitig an, verbindet -K2 die Klemmen U2, V2, W2, an die -K3 die drei Außenleiter legt: ein Kurzschluss zwischen allen drei Außenleitern. Wie bei der Wendeschützschaltung kommt meist eine mechanische Verriegelung dazu. Zwischen dem Abfallen von -K2 und dem Anziehen von -K3 muss außerdem der Lichtbogen an den Kontakten des Sternschützes erloschen sein. Spezielle Stern-Dreieck-Zeitrelais haben dafür eine feste Umschaltpause von einigen zehn Millisekunden; zu lang darf sie nicht sein, sonst verliert der Motor spürbar Drehzahl.

Umschaltzeit einstellen: Die Zeit am Zeitrelais muss reichen, bis der Motor in Stern nahezu seine Drehzahl erreicht hat und der Strom gesunken ist – je nach Motor und Last wenige Sekunden bis etwa zehn Sekunden. Schaltet das Zeitrelais zu früh um, fließt beim Umschalten fast der Strom eines Direktanlaufs.

Viele ausgeführte Schaltungen schalten zuerst das Sternschütz und das Netzschütz erst über einen Schließer des Sternschützes ein, damit die Sternkontakte stromlos schließen; oft schaltet ein Öffner des Dreieckschützes das Zeitrelais nach dem Umschalten ab. Prinzip und Verriegelung bleiben gleich. Weil Stern- und Dreieckbetrieb zwangsläufig nacheinander folgen und nur die Zeit weiterschaltet, ist der Stern-Dreieck-Anlauf eine zeitgeführte Ablaufsteuerung (siehe Ablaufsteuerungen mit GRAFCET).

Typische Fehler:

Schritt 8: Sicher abschalten – Redundanz und Hardware-Verriegelung hinter der SPS

Zwei Schützkontakte in Reihe: Ein Schütz kann versagen – durch einen hohen Einschaltstrom oder Kurzschluss verschweißen Hauptkontakte, oder der Anker klemmt. Dann läuft der Motor weiter, obwohl die Spule längst stromlos ist. Wo das gefährlich ist (Pressen, Hubtische, Schutztüren), schalten zwei Schütze -K1 und -K2 mit ihren Hauptkontakten in Reihe: Der Motor bekommt nur Strom, wenn beide angezogen sind. Verschweißt ein Kontakt von -K1, trennt -K2 den Motor trotzdem sicher ab. Diese Redundanz schützt aber nur einmal: Damit der erste Fehler nicht unbemerkt bleibt, wird jedes Schütz über einen Spiegelkontakt (ein Öffner, der zwangsläufig nie gleichzeitig mit einem Hauptkontakt geschlossen ist) überwacht. Erst wenn beide Spiegelkontakte „abgefallen“ melden, darf wieder eingeschaltet werden. Mehr dazu im Artikel Steuerungssicherheit.

Hardware-Verriegelung hinter den SPS-Ausgängen: Steuert eine SPS zwei gegenläufige Schütze an, verriegelt das Programm sie meist gegeneinander. Das reicht nicht, weil

• ein Programmfehler, eine Änderung durch einen Kollegen oder ein Fehler beim Laden des Programms die Software-Verriegelung aushebeln kann,

• ein Ausgangstransistor durchlegieren kann und dann dauerhaft 24 V liefert, egal was das Programm will,

• beim Umschalten die SPS den einen Ausgang ausschaltet und den anderen sofort einschaltet: Die Software „glaubt“, -K1 sei aus, sein Anker ist aber noch nicht abgefallen und der Lichtbogen an den Hauptkontakten noch nicht erloschen – ein Kurzschluss über die Hauptkontakte entsteht trotzdem,

• ein verschweißtes Schütz von der SPS nicht bemerkt wird, wenn es nicht rückgemeldet wird.

Deshalb liegt hinter den SPS-Ausgängen zusätzlich je ein Öffner des Gegenschützes vor der Spule: Q1 → -K2 21–22 → -K1 A1 und Q2 → -K1 21–22 → -K2 A1. Diese Verriegelung wirkt unabhängig vom Programm direkt im Stromkreis der Spulen.

Häufig werden außerdem Hilfskontakte der Schütze auf SPS-Eingänge zurückgemeldet, damit das Programm ein hängendes Schütz erkennt.

Schritt 9: Verbindungsprogrammiert oder speicherprogrammiert?

Eine Schützsteuerung ist eine verbindungsprogrammierte Steuerung (VPS): Ihre Funktion steckt in der Verdrahtung. Bei einer speicherprogrammierten Steuerung (SPS) oder Kleinsteuerung steckt sie in einem Programm. Beide arbeiten nach dem EVA-Prinzip:

Vor- und Nachteile einer Kleinsteuerung gegenüber einer Schützsteuerung:

• Vorteile: Änderungen per Programm statt durch Umverdrahten, weniger Hilfsschütze, Zeitrelais und Verdrahtung, kleiner Platzbedarf im Schaltschrank, Zeiten, Zähler und Uhrfunktionen ohne Zusatzgeräte, Programm kopierbar und dokumentierbar, oft Diagnose und Anzeige eingebaut.

• Nachteile: Gerät und Software kosten Geld und Einarbeitung; Programmierkenntnisse für Änderungen und Fehlersuche nötig; Sicherheitsfunktionen (Not-Halt, Verriegelung gegenläufiger Schütze) dürfen nicht allein von einer Standard-Steuerung abhängen; bei sehr kleinen Steuerungen ist eine Schützschaltung oft billiger und für jeden Elektriker sofort lesbar.

Wirtschaftlich bewerten: Vergleiche Material (Schütze, Hilfsschütze, Zeitrelais gegen Kleinsteuerung mit Erweiterungen), Verdrahtungs- und Prüfaufwand, Platz im Schaltschrank und den Änderungsaufwand während der Lebensdauer. Faustregel: Ab etwa drei bis vier Hilfsschützen oder Zeitrelais, oder wenn sich die Funktion voraussichtlich ändert, lohnt sich meist eine Kleinsteuerung. Eine einzelne Selbsthaltung bleibt meist eine Schützschaltung.

Steuerung nach Vorgabe ändern: Soll eine Funktion dazukommen (z. B. eine zweite Meldeleuchte, ein Endschalter, eine Laufzeitbegrenzung), prüfst Du zuerst, ob freie Hilfskontakte vorhanden sind (sonst Hilfsschalterblock oder Hilfsschütz), ob Spulenspannung und Kontaktbelastbarkeit passen und ob ein Zeitrelais oder doch eine Kleinsteuerung die bessere Lösung ist. Danach änderst Du Stromlaufplan, Klemmenplan und Stückliste, bevor Du verdrahtest.

Schritt 10: Fehler suchen und instand setzen

Ein Schütz zieht trotz aktiviertem Ausgang nicht an. Die Ausgangs-LED der SPS leuchtet, der Motor steht. Grenze den Fehler entlang des Signalwegs ein, statt auf Verdacht zu tauschen:

1. Ausgang prüfen: Spannung zwischen Ausgangsklemme und Bezugspotenzial M messen. 0 V trotz leuchtender LED: Ausgang defekt, Ausgangsgruppe ohne Versorgung (fehlende 24 V an der Einspeisung der Ausgangsgruppe) oder Kurzschlussabschaltung.

2. Signalweg verfolgen: Spannung gegen M an jeder Klemme und jedem Kontakt bis A1 messen (Klemmen, Öffner der Hardware-Verriegelung, Motorschutzkontakt). Wo die Spannung von 24 V auf 0 V springt, liegt die Unterbrechung: offener Öffner (Gegenschütz hängt, Motorschutz ausgelöst), defekter Kontakt, lose Klemme, Leitungsbruch.

3. An der Spule messen: Liegen zwischen A1 und M 24 V, aber zwischen A1 und A2 nicht, fehlt die Verbindung von A2 zum Bezugspotenzial. Liegen an A1–A2 die vollen 24 V und das Schütz zieht trotzdem nicht an, ist die Spule unterbrochen (spannungsfrei messen: Widerstand unendlich), das Schütz hat eine falsche Spulenspannung (z. B. 230-V-Spule) oder der Anker ist mechanisch blockiert.

4. Ursache beheben, dann prüfen: Nach der Reparatur Funktionsprüfung mit allen Betriebsarten und Verriegelungen.

Bei einer reinen Schützsteuerung gehst Du genauso vor, nur beginnt der Signalweg am Steuerspannungsanschluss. Allgemeine Strategien wie die Halbierungsmethode beschreibt der Artikel Fehlersuche.

Instandsetzung festlegen – technisch und wirtschaftlich: Ist der Fehler gefunden, entscheidest Du, was getauscht wird. Ziel ist eine sichere Anlage mit möglichst wenig Kosten und Stillstand:

• Teilkomponente tauschen, wenn sie einzeln erhältlich ist und der Rest in Ordnung: Ein defekter Hilfskontakt auf einem aufsteckbaren Hilfsschalterblock → nur den Block tauschen. Bei größeren Schützen sind auch Spulen und Hauptkontaktsätze als Ersatzteil erhältlich.

• Ganzes Betriebsmittel tauschen, wenn die Komponente fest eingebaut ist (Hilfskontakt im Grundgerät eines Kleinschützes), das Ersatzteil kaum billiger ist als ein neues Gerät, Hauptkontakte stark abgebrannt sind oder die Spule durchgebrannt ist und sich nicht einzeln tauschen lässt.

• Kriterien: Sicherheit (gleichwertige Daten: Spulenspannung, Gebrauchskategorie, Bemessungsstrom, Kontaktbestückung, Baugröße), Kosten für Material und Arbeitszeit, Verfügbarkeit im Lager, Stillstandszeit der Anlage, Alter und Zustand der übrigen Teile.

Austausch vorbereiten: Muss ein Bauteil ersetzt werden, das es nicht mehr gleich gibt (z. B. ein Koppelrelais mit anderer Spulenspannung), prüfst Du zuerst anhand des Datenblatts, ob der Ersatz passt – und ob die Steuerspannung angepasst werden muss. Dann planst Du die Arbeit mit Arbeits- und Zeitplan: Ersatzteil und Werkzeug bereitstellen, Stillstand mit dem Betreiber abstimmen, nach den fünf Sicherheitsregeln freischalten, Leitungen kennzeichnen, aus- und einbauen, nach Plan verdrahten, Sichtprüfung und Messungen, Funktionsprüfung, Dokumentation ändern und Anlage übergeben. Für jeden Schritt schätzt Du die Zeit; so weißt Du, wie lange die Anlage stillsteht. Mehr zur Planung steht im Artikel Instandhaltung und Service.

Wie geht es weiter?

Schützsteuerungen sind die Grundlage jeder Steuerungstechnik:

• Aufgaben zu allen Schritten dieses Artikels: Übungsaufgaben zu Schützsteuerungen

• Relais, Kontaktarten und Spulenstrom: Relais und Optokoppler

• Die gleiche Logik als Programm: SPS-Grundlagen

• Anlaufstrom, Drehmoment und Umschaltpunkt beim Stern-Dreieck-Anlauf: Elektromotoren

• Den Stern-Dreieck-Anlauf als Ablaufsteuerung beschreiben: Ablaufsteuerungen mit GRAFCET

• Not-Halt, Redundanz und Sicherheitsfunktionen: Steuerungssicherheit

Leitfragen

1. Was bedeuten die Kennzahlen 1–2, 13–14 und 21–22 an einem Schütz, und was heißen NO und NC auf einem Hilfsschalterblock? Antwort

1–2 ist ein Hauptkontakt (1 Netzseite, 2 Lastseite), 13–14 ein Hilfsschließer und 21–22 ein Hilfsöffner (erste Ziffer Ordnungsziffer, zweite Ziffer Funktion). NO (normally open) ist ein Schließer, NC (normally closed) ein Öffner. siehe Abschnitt „Schritt 1: Vom Relais zum Schütz – Aufbau und Kontaktbezeichnungen“

2. Was passiert, wenn an einer Schützspule eine zu hohe oder zu niedrige Spannung liegt? Antwort

Zu hoch: Strom und Leistung steigen (doppelte Spannung = vierfache Leistung), die Spule überhitzt und brennt durch. Zu niedrig: Das Schütz zieht nicht oder nicht sicher an, brummt oder flattert, die Kontakte brennen ab. siehe Abschnitt „Schritt 1: Vom Relais zum Schütz – Aufbau und Kontaktbezeichnungen“

3. Woran erkennst Du im Stromlaufplan Tippbetrieb und Selbsthaltung? Antwort

Bei Tippbetrieb liegt der Ein-Taster allein in Reihe mit der Spule; bei Selbsthaltung liegt ein Schließer des eigenen Schützes (meist 13–14) parallel zum Ein-Taster. siehe Abschnitt „Schritt 3: Tippbetrieb“

4. Wie unterscheiden sich die Stromlaufpläne einer Selbsthaltung „dominierend AUS“ und „dominierend EIN“? Antwort

Dominierend AUS: Der Aus-Taster liegt in Reihe vor der Parallelschaltung aus Ein-Taster und Selbsthaltekontakt. Dominierend EIN: Der Aus-Taster liegt nur im Selbsthaltezweig, der Ein-Taster überbrückt ihn. Werden beide gedrückt, gewinnt bei AUS der Aus-, bei EIN der Ein-Befehl. siehe Abschnitt „Schritt 4: Selbsthaltung – dominierend AUS und dominierend EIN“

5. Welchen Speicherbaustein nimmst Du in einer Kleinsteuerung für eine Selbsthaltung „dominierend AUS“, und was musst Du beim Aus-Taster beachten? Antwort

Den Baustein RS (Rücksetzen dominant). Der Aus-Taster ist ein Öffner und liefert im Ruhezustand 1; er muss deshalb negiert an den Rücksetzeingang. siehe Abschnitt „Schritt 5: Logikplan bestimmen und in eine Kleinsteuerung übertragen“

6. Warum werden die Schütze einer Wendeschützschaltung gegeneinander verriegelt, und was leisten Schütz- und Tasterverriegelung? Antwort

Ziehen beide an, schließen ihre Hauptkontakte zwei Außenleiter kurz. Die Schützverriegelung (Öffner des Gegenschützes vor der Spule) verhindert das Einschalten, solange das andere Schütz angezogen ist; die Tasterverriegelung ermöglicht direktes Umschalten und schaltet bei gleichzeitigem Drücken beide Richtungen aus. siehe Abschnitt „Schritt 6: Verriegelung, Wendeschütz- und Umpolschaltung“

7. Welche Aufgaben haben Netz-, Stern- und Dreieckschütz beim Stern-Dreieck-Anlauf, warum sind Stern- und Dreieckschütz gegeneinander verriegelt, und worauf stellst Du das Motorschutzrelais ein? Antwort

Das Netzschütz legt L1, L2, L3 an U1, V1, W1 (immer angezogen), das Sternschütz verbindet U2, V2, W2 zum Sternpunkt, das Dreieckschütz legt die Außenleiter an W2, U2, V2. Zögen Stern- und Dreieckschütz gleichzeitig an, wären alle drei Außenleiter kurzgeschlossen; deshalb liegt ein Öffner des einen vor der Spule des anderen. Liegt das Motorschutzrelais in den Strängen hinter dem Abzweig zum Dreieckschütz, stellst Du I_\mathrm{N}/\sqrt{3} \approx 0{,}58 \cdot I_\mathrm{N} ein. siehe Abschnitt „Schritt 7: Stern-Dreieck-Anlauf“

8. Warum schalten bei gefährlichen Antrieben zwei Schützkontakte in Reihe, und warum reicht die Software-Verriegelung einer SPS für gegenläufige Schütze nicht? Antwort

Verschweißt ein Kontakt, trennt der zweite den Antrieb trotzdem ab (Redundanz). Die Software kann durch Programmfehler, durchlegierte Ausgänge oder ein noch nicht abgefallenes Schütz versagen; ein Öffner des Gegenschützes vor jeder Spule wirkt direkt im Stromkreis. siehe Abschnitt „Schritt 8: Sicher abschalten – Redundanz und Hardware-Verriegelung hinter der SPS“

9. Wie unterscheiden sich VPS und SPS in Eingabe-, Verarbeitungs- und Ausgabeebene? Antwort

Eingabe: bei der VPS Kontakte direkt im Steuerstromkreis, bei der SPS über Eingangsbaugruppe und Prozessabbild. Verarbeitung: Verdrahtung von Kontakten gegen zyklisch abgearbeitetes Programm. Ausgabe: Hilfskontakte schalten direkt gegen Ausgangsbaugruppe, die Schütze ansteuert. siehe Abschnitt „Schritt 9: Verbindungsprogrammiert oder speicherprogrammiert?“

10. Wie gehst Du vor, wenn ein Schütz trotz aktivem SPS-Ausgang nicht anzieht, und wann tauschst Du nur den Hilfsschalterblock? Antwort

Spannung am Ausgang, dann entlang des Signalwegs bis A1 und schließlich zwischen A1 und A2 messen; wo die Spannung verschwindet, liegt der Fehler. Ist nur ein Kontakt eines aufgesteckten Hilfsschalterblocks defekt, tauschst Du nur den Block – das ist billiger und schneller als ein neues Schütz. siehe Abschnitt „Schritt 10: Fehler suchen und instand setzen“

Links und weitere Informationen

• als Nachschlagewerk: Wikipedia: Schütz (Elektrotechnik)

• zum Stern-Dreieck-Anlauf: Wikipedia: Stern-Dreieck-Schaltung

• zur Selbsthaltung: Wikipedia: Selbsthaltung

• zur verbindungsprogrammierten Steuerung: Wikipedia: Verbindungsprogrammierte Steuerung

• zur Speicherprogrammierbaren Steuerung: Wikipedia: Speicherprogrammierbare Steuerung

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Dieser Artikel und seine Texte, Bilder, Grafiken, Code und sonstiger Inhalt sind - sofern nicht anders angegeben - lizenziert unter CC BY 4.0. Nennung gemäß TULLU-Regel bitte wie folgt: “Schützsteuerungen: Relais, Schütz, Selbsthaltung und Verriegelung” von oer-informatik.de (H. Stein), Lizenz: CC BY 4.0. Der Artikel wurde unter https://oer-informatik.de/schuetzsteuerungen veröffentlicht, die Quelltexte sind in weiterverarbeitbarer Form verfügbar im Repository unter https://gitlab.com/oer-informatik/elektrotechnik/steuerungstechnik. Erstellt mit KI-Assistenz; von mir umfassend redaktionell überarbeitet, geprüft und freigegeben. Stand: 13.11.2026.

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