HYDACELECTRONIC HAT 1000-CAN-FS Series User manual

Mat –Nr. 669983 / Stand: 09.03.2017 D_E
-Safety Manual-
(-Sicherheitshandbuch-)
(Originalanleitung)
-Safety Manual-
(Translation of original
instructions)
Winkelgeber
Angle Sensor
CANopen-Safety Interface
DIN EN ISO 13849-1 Category 2 PL d
DIN EN 61508 Safety Integrity Level: SIL 2
HAT 1000-CAN-FS

Mat
–
Nr. 669983 / Stand: 09.03.2017 D
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Mat –Nr. 669983 / Stand: 09.03.2017 D
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Inhalt
1Allgemeine Angaben 4
1.1 Autor, Version, Datum, Dokumentname, Dateiname 4
1.2 Versionshistorie und Änderungsvermerke 4
2Geltungsbereich 4
3Produktbeschreibung 5
4Funktionale Sicherheit 5
4.1 Relevante Normen 5
4.2 Konformität 5
4.3 Beschreibung der Sicherheitsfunktionen 5
4.3.1 Ungestörter Betrieb 6
4.3.2 Sicherer Zustand 6
4.3.3 Gefährlicher Fehler 6
5Spezifikation (Auszug) 6
5.1 Diagnosezeiten 6
5.2 Elektrischer Anschluss 6
5.3 Umwelt 7
5.3.1 Temperaturbereich 7
5.3.2 Mechanisches Umfeld 7
5.4 Eingangskenngrößen 7
5.5 Ausgangskenngrößen 7
6Bedienelemente 7
7Inbetriebnahme 8
8Intervall für Wiederholungsprüfungen 8
9Sicherheitstechnische Kennzahlen 8
9.1 Performance Level 8
9.2 Safety Integrity Level 8
10 Glossar 9
10.1 Begriffe aus der DIN EN ISO 13849 9
10.2 Begriffe aus der DIN EN 61508 9
11 CE-Konformitätserklärung 10
12 TÜV-Zertifikat 11

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1 Allgemeine Angaben
1.1Autor, Version, Datum, Dokumentname, Dateiname
Autor: G. Schüssler
Version: 1.0
Datum: 09.03.2017
Dokumentname: Safety Manual
Dateiname: SM_HAT_1000_CAN_FS_D_E_669983_2017-03-09.pdf
1.2Versionshistorie und Änderungsvermerke
V
ersion Datum
A
uto
r
Änderung
V1.0 09.03.2017 SCHG Erste Ausgabe
2 Geltungsbereich
Dieses Sicherheitshandbuch gilt für folgende Winkelgeber der Serie HAT 1000 für
funktionale Sicherheit:
HAT 1 4 3 6 – F13 – XXXX – P01 – XXXX – XXX - S2PD – XXX
Auflösung
4 = 14 Bit
Flanschdurchmesser
36 = 36 mm
Signalausgang
F13 = CANopen Safety
Messbereich in ° und Drehrichtung
360R = 360°, Drehrichtung rechts
360L = 360°, Drehrichtung links
Anschlussart elektrisch 1)
P01 = Einbaustecker M12x1, 5-pol. axial
Anschlussart mechanisch 2)
V106 = Vollwelle, Länge 10 mm, Durchmesser 6 mm
D106 = D-Kontur, Länge 10 mm, Durchmesser 6 mm
Befestigungsart
M01 = Synchro Flansch mit 4 Gewindebohrungen
Funktionale Sicherheit
S2PD = SIL2 gem. IEC 61508 und PLd – Kat 2 gem. DIN EN 13849-1
Modifikation
000 = Standard
XXX = Kundenspezifisch

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3 Produktbeschreibung
HAT 1000 ist ein absolut messender Singleturn Winkelgeber.
Wegen des berührungslosen, magnetischen Messverfahrens und seiner robusten Bauart
eignet sich der HAT 1000 insbesondere zur sicheren Drehwinkelmessung an mobilen
Arbeitsmaschinen.
Auf Grund der Zweikammerbauweise ist die Elektronik vollständig gekapselt, so dass bei
entsprechendem elektrischem Anschluss IP 6K9K gewährleistet ist.
Zur Einbindung in die kundenseitige Steuerung (CS) ist eine CANopen-Safety Schnittstelle
nach CiA DS 304 realisiert.
Die sicherheitsrelevanten Messdaten werden über SRDOs (Safety Relevant Data Object)
übertragen.
Der Winkelgeber HAT 1000 CANopen Safety ist für den Einsatz in Sicherheitskreisen /
Sicherheitsfunktionen im Rahmen der funktionalen Sicherheit von Maschinen bis SIL2
(DIN EN 61508) bzw. PL='d' Kat 2 (DIN EN ISO 13849-1) bestimmt.
In diesem Zusammenhang dient der Winkelgeber als Sensorelement (SRP/CS) einer
elektronischen Steuerung (E/E/PE-System).
4 Funktionale Sicherheit
4.1Relevante Normen
Performance Level
DIN EN ISO 13849-1:2015
Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen –
Teil1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze
Safety Integrity Level
DIN EN 61508:2010
Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener
elektrischer/elektronischer/programmierbarer elektronischer Systeme
CANopen Safety (CAN in Automation - CiA)
Konform zu DS 301, DS 302, DS 304, DS 305, DS406
4.2Konformität
Die Konformität zu den relevanten Normen wird vom TÜV Nord Cert im
Zertifikat Nr.: 44 207 13709206 bestätigt.

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4.3Beschreibung der Sicherheitsfunktionen
Der Winkelgeber besitzt nur eine einzige Sicherheitsfunktion:
Die Sicherheitsfunktion des Winkelgebers besteht darin, innerhalb der spezifizierten
Betriebsbedingungen und Eingangskenngrößen zu jeder Zeit ein zur Winkelposition
abhängiges Ausgangssignal im Rahmen der spezifizierten Messgenauigkeit auszugeben.
Im Fall eines erkannten internen Fehlers nimmt der Winkelgeber den sicheren Zustand an.
4.3.1 Ungestörter Betrieb
Der ungestörte Betrieb ist dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelgeber SRDOs (Safety
Relevant Data Object – CiA DS 304) erzeugt. Im SRDO ist der aktuelle Drehwinkel als
Digitalwert codiert.
4.3.2 Sicherer Zustand
Der sichere Zustand ist dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelgeber keine SRDOs
erzeugt. Die übergeordnete Steuerung erkennt diesen Zustand aufgrund der Vorgaben
des Standards DS 304.
4.3.3 Gefährlicher Fehler
Eine Gefährdungssituation kann entstehen, wenn der Winkelgeber der übergeordneten
Steuerung einen fehlerhaften Drehwinkel signalisiert. Durch Schaltungs- und Software-
Entwurf, Diagnosemaßnahmen und Auswahl der Bauteile wurde die Wahrscheinlichkeit für
diesen Fehler minimiert (vgl. 9).
5 Spezifikation (Auszug)
Die vollständige Spezifikation ist dem Benutzerhandbuch zu entnehmen
5.1Diagnosezeiten
Diagnosezeit Wert
Betriebsbereitschaft ≤400 ms
Diagnose-Intervall ≤310 ms
Prozess-Sicherheitszeit ≤310 ms
5.2Elektrischer Anschluss
V
ersorgung Wert
Versorgungsspannung (+UB) nominal 9 ... 36 V DC
Restwelligkeit Versorgungsspannung ≤5% UB
Leistungsaufnahme < 1,4 W
Elektrischer Anschluss
(M12x1 Stecker, 5-pol.) PIN Belegung 1 CAN_SHLD
2 CAN_V+
3 CAN_GND
4 CAN_H
5 CAN_L
Verpolungsschutz
Überspannungsschutz
Lastkurzschlussfestigkeit
vorhanden
vorhanden
vorhanden

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5.3Umwelt
5.3.1 Temperaturbereich
Umgebungsbedingung Wert
Betriebstemperaturbereich -40 ... +85 °C
Lagertemperaturbereich -40 ... +85 °C
5.3.2 Mechanisches Umfeld
Umgebungsbedingung Wert
Schutzklasse nach EN 60529 IP 67, IP 6K9K (Elektronik)
5.4Eingangskenngrößen
Eingangskenngröße Wert
Mechanischer Stellwinkel 360°, durchdrehbar
Messbereich 0-360° in Schritten von 15°
Winkelzunahme cw / ccw
5.5Ausgangsgrößen
6 Bedienelemente
Der Winkelgeber besitzt keine Bedienelemente. Entsprechend sind Benutzereingriffe
weder möglich, noch erforderlich.
Ausgangsgrößen
Ausgangssignal CANopen Safety
Auflösung 14 Bit
Genauigkeit
(bei Raumtemperatur)
± 0,1° typ.
± 0,2° max.
Genauigkeit
(über den Temperaturbereich)
± 0,05°/10K typ.
± 0,1°/10K max.
Wiederholbarkeit ≤± 0,05 °
Protokolldaten für CANopen Safet
y
Communication Profile CiA DS 301 V4.2.0 / DS 304 V1.0.1
NMT-Services CiA DSP 302 V4.1
Layer Setting Services and
Protocol
CiA DSP 305 V2.2
Encoder Device Profile CiA DS 406 V3.2
Baudraten 10 kbit/s … 1 Mbit/s gemäß DS305 V2.2
Übertragungsdienste
- PDO
- Transfer
Messwert als 32 bit Wert
synchron, asynchron, zyklisch
Node Id/Baudrate einstellbar über LSS

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7 Inbetriebnahme
Die Vorgaben in der Bedienungsanleitung sind zu beachten. Kritisch sind insbesondere
die Geometrie und Sauberkeit des Einbauraums, der einwandfreie Zustand der
Dichtflächen und -elemente sowie der elektrische Anschluss.
8 Intervall für Wiederholungsprüfungen
Die Gebrauchsdauer des Winkelgebers wird auf 20 Jahre festgelegt. Die Zuverlässigkeit
der elektrischen, elektronischen und mechanischen Bauteile wird als ausreichend
bewertet, um während der Gebrauchsdauer ohne Wiederholungsprüfung auskommen zu
können.
9 Sicherheitstechnische Kennzahlen
9.1Performance Level
Gerät HAT 1436-F13-xxx-P01-xxxx-M01-S2PD-XXX
TÜV Nord Zertifikat 44 207 13709206
Grundlage DIN EN ISO 13849:2015
PL d
Architektur Kategorie 2
MTTFd 156 Jahre (hoch)
DCav
g
93,51 % (mittel)
Gebrauchsdauer 20 Jahre
9.2Safety Integrity Level
Gerät HAT 1436-F13-xxx-P01-xxxx-M01-S2PD-XXX
TÜV Nord Zertifikat 44 207 13709206
Grundlage DIN EN 61508:2010
SIL 2
Klassifizierung Typ B System
Architektur 1oo1D
Anforderungsart kontinuierlich
PFH 3,46 x 10-
8
[1/h]
SFF 94,8 %

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10 Glossar
10.1 Begriffe aus der DIN EN ISO 13849
Abkürzung Bedeutung
MTTFDMean time to dangerous failure
Mittlere Zeit bis zum
g
efahrbrin
g
enden Ausfall
DCavg Average diagnostic coverage
Durchschnittlicher Diagnose-Deckungsgrad
CCF Common Cause Failure
Fehler gemeinsamer Ursache
PL Performance Level
10.2 Begriffe aus der DIN EN 61508
Abkürzung Bedeutung
SIL Safety Integrity Level
Sicherheits-Integritätslevel
HFT Hardware failure tolerance
Hardware Fehler Toleranz
SFF Safe failure fraction
Anteil sicherer Fehler
MooN M out of N architecture
M aus N Architektur
PFH Probability of a Dangerous Failure per Hour
Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Fehlers pro Stunde
FMEDA Failure Mode, Effects and Diagosis Analysis
Fehler Modus, Effekt und Diagnose Analyse
λsd Rate for safe detected failures
Anteil sicherer, erkannter Fehler
λsu Rate for safe undetected failures
Anteil sicherer, nicht erkannter Fehler
λdd Rate for dangerous detected failures
Anteil gefährlicher, erkannter Fehler
λdu Rate for dangerous undetected failures
Anteil gefährlicher, nicht erkannter Fehler
DCsDiagnostic coverage of safe failures
Diagnoseabdeckung für sichere Fehler
DCdDignaostic coverage of dangerous failures
Diagnoseabdeckung für gefährliche Fehler
FIT Failure in time (1 FIT = 1 failure / 10
9
hours)
Fehler pro Zeiteinheit (1 FIT = 1 Fehler in 109 Stunden)
MTBF Mean time between failure
Mittlere Zeit zwischen dem Auftreten von Fehlern
MTTF Mean time to failure
Mittlere Zeit bis zum Auftreten eines Fehlers
MTTR Mean time to repair
Mittlere Zeit bis zur Reparatur

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11 CE-Konformitätserklärung