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
2

Mat –Nr. 669983 / Stand: 09.03.2017 D
3
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

Mat –Nr. 669983 / Stand: 09.03.2017 D
4
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

Mat –Nr. 669983 / Stand: 09.03.2017 D
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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.

Mat –Nr. 669983 / Stand: 09.03.2017 D
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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

Mat –Nr. 669983 / Stand: 09.03.2017 D
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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 %

Mat –Nr. 669983 / Stand: 09.03.2017 D
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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

Mat –Nr. 669983 / Stand: 09.03.2017 D
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11 CE-Konformitätserklärung

Mat –Nr. 669983 / Stand: 09.03.2017 D
11
12 TÜV-Zertifikat

Mat –Nr. 669983 / Stand: 09.03.2017 D
12
HYDAC ELECTRONIC GMBH
Hauptstr. 27
D-66128 Saarbrücken
Germany
Web: www.hydac.com
E-Mail: [e-mail]
Tel.: [phone]
Fax.: [phone]
HYDAC Service
Für Fragen zu Reparaturen steht Ihnen der HYDAC Service zur Verfügung.
HYDAC SERVICE GMBH
Hauptstr. 27
D-66128 Saarbrücken
Germany
Tel.: [phone]
Fax.: [phone]
Anmerkung
Die Angaben in dieser Dokumentation beziehen sich auf die beschriebenen
Betriebsbedingungen und Einsatzfälle. Bei abweichenden Einsatzfällen und/oder
Betriebsbedingungen wenden Sie sich bitte an die entsprechende Fachabteilung.
Bei technischen Fragen, Hinweisen oder Störungen nehmen Sie bitte Kontakt mit Ihrer
HYDAC-Vertretung auf.

Part no.: 669983 / Edition: 2017-03-09 E
-Safety Manual-
(Translation of original
instructions)
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

Part no.: 669983 / Edition: 2017-03-09 E
2

Part no.: 669983 / Edition: 2017-03-09 E
3
Content
1 General data 4
1.1 Author, version, date, document name, file name 4
1.2 Version history and revision notes 4
2Scope of application 4
3Product Description 5
4Functional safety 5
4.1 Relevant standards 5
4.2 Conformity 5
4.3 Description of the safety functions 6
4.3.1 Normal operation 6
4.3.2 Safe state 6
4.3.3 Dangerous failures 6
5Specification (extract) 6
5.1 Diagnostic times 6
5.2 Electrical connection 6
5.3 Environment 7
5.3.1 Temperature range 7
5.3.2 Mechanical environment 7
5.4 Input data 7
5.5 Output data 7
6Operating elements 7
7Commissioning 8
8Interval between repeat testing 8
9Safety-related information 8
9.1 Performance Level 8
9.2 Safety Integrity Level 8
10Glossary 9
10.1 Terms from DIN EN ISO 13849 9
10.2 Terms from DIN EN 61508 9
11CE Declaration of Conformity 10
12TÜV Certificate 11

Part no.: 669983 / Edition: 2017-03-09 E
4
1 General data
1.1Author, version, date, document name, file name
Author: G. Schüssler
Version: 1.0
Date: 2017-03-09
Document name: Safety Manual
File name: SM_HAT_1000_CAN_FS_D_E_669983_2017-03-09.pdf
1.2Version history and revision notes
V
ersion Date
A
utho
r
Revision
V1.0 2017-03-09 SCHG First Edition
2 Scope of application
This safety manual applies to the following angle sensors in the series HAT 1000 for
functional safety:
HAT 1 4 3 6 – F13 – XXXX – P01 – XXXX – XXX - S2PD – XXX
Resolution
4 = 14 Bit
Flange diameter
36 = 36 mm
Signal output
F13 = CANopen Safety
Measuring range in ° and rotational direction
360R = 360°, clockwise rotation
360L = 360°, anti-clockwise
Electrical connection 1)
P01 = Installation plug M12x1; 5 pole, axial
Mechanical connection 2)
V106 = Solid shaft, length 10 mm, diameter 6 mm
D106 = D-shape, length 10 mm, diameter 6 mm
Fixing type
M01 = Synchro flange with 4 threaded bores
Functional safety
S2PD = SIL 2 acc. to IEC 61508 and PLd – Cat 2 acc. to DIN EN 13849-1
Modification
000 = Standard
XXX = Customised

Part no.: 669983 / Edition: 2017-03-09 E
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3 Product Description
HAT 1000 is an absolute measuring singleturn angle sensor.
Thanks to its contactless magnetic measuring method and its robust design, HAT 1000 is
ideally suited for safe measurement of the rotational angle in mobile machines.
Due to its two-chamber design, the electronic unit is completely encapsulated which
means it meets IP 6K9K if the electrical connection is carried out accordingly.
For integration into the customer's control (CS), a CANopen-Safety interface according to
CiA DS 304 is realised.
The safety-relevant measured values are transmitted via modified SRDOs (Safety
Relevant Data Objects).
The HAT 1000-CANopen Safety angle sensor is specially designed for the use in safety
circuits / safety functions as part of the functional safety of machines up to SIL2 (DIN EN
61508) or PL = 'd' Cat 2 (DIN EN ISO 13849-1).
The angle sensor is designed for this context to be a sensor element (SRP/CS) on
electronic control systems (E/E/PE system).
4 Functional safety
4.1Relevant standards
Performance Level
DIN EN ISO 13849-1:2015
Safety of machinery – Safety-related parts of control systems -
Part 1: General principles for design
Safety Integrity Level
DIN EN 61508:2010
Functional safety of safety-related electrical, electronic and programmable
electronic control systems
CANopen Safety (CAN in Automation - CiA)
Conformity with DS 301, DS 302, DS 304, DS 305, DS 406
4.2Conformity
Conformity with the relevant standards is certified by TÜV Nord CERT in
certificate no: 44 207 13709206.

Part no.: 669983 / Edition: 2017-03-09 E
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4.3Description of the safety functions
The angle sensor has just one safety function:
The safety function of the angle sensor consists in transmitting at any time an output signal
based on the the angle positon within the specified measuring accuracy, within the
specified operating conditions and input parameters.
In case of internal error detection, the angle sensor enters the "safe state".
4.3.1 Normal operation
Normal operation is characterised by the fact that the angle sensor generates SRDOs
(Safety Relevant Data Object – CiA DS 304) In the SRDO the actual rotating angle is
coded in the form of a digital value.
4.3.2 Safe state
The safe state is characterised in that the angle sensor does not generate any SRDOs.
The higher-level control recognises this state due to the specifications of the standard
DS 304.
4.3.3 Dangerous failures
A dangerous situation can arise if the angle sensor of the higher-level control signals an
faulty pressure value. The circuit and software design, diagnostic measures and the choice
of components all contribute to minimizing the probability of such failures (see Point 9).
5 Specification (extract)
The full specification can be found in the operation manual of the instrument.
5.1Diagnostic times
Diagnostic time
V
alue
"ready" relay ≤400 ms
Diagnostic interval ≤310 ms
Process safety time ≤310 ms
5.2Electrical connection
Suppl
y
V
alue
Supply voltage (+UB) nominal 9 ... 36 V DC
Residual ripple of supply voltage ≤5% UB
Power consumption < 1.4 W
Electrical connection
Male M12x1 connector, 5 pole
PIN Connection
1 CAN_SHLD
2 CAN_V+
3 CAN_GND
4 CAN_H
5 CAN_L
Reverse polarity protection
Surge protection
Short-circuit protection
Standard
Standard
Standard

Part no.: 669983 / Edition: 2017-03-09 E
7
5.3Environment
5.3.1 Temperature range
Environmental conditions
V
alue
Operating temperature range -40 ... +85°C
Storage temperature range -40 ... +85 °C
5.3.2 Mechanical environment
Environmental conditions
V
alue
Protection type to EN 60529 IP 67, IP 6K9K (electronics)
5.4Input data
Input parameters
V
alue
Mechanical adjusting angle 360° continuous rotation
Measuring range 0-360° in increments of 15°
angle increase cw / ccw
5.5Output data
6 Operating elements
The angle sensor does not have any operating controls. User intervention is therefore
neither possible nor necessary.
Output data
Output signal CANopen Safety
Resolution 14 bit
Accuracy
(at room temperature)
± 0.1° typ.
± 0.2° max.
Accuracy
(over the temperature range)
± 0.05° / 10K typ.
± 0.1° / 10K max.
Repeatability ≤± 0.05 °
Protocol data for 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
Baud rates 10 kbit/s … 1 Mbit/s to DS305 V2.2
Transmission services
- PDO
- Transfer
Measured value as 32 bit
synchronous, asynchronous, cyclical
Node ID/Baud rate Adjustable via LSS

Part no.: 669983 / Edition: 2017-03-09 E
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7 Commissioning
The specifications in the user manual must be adhered to. The geometry and cleanliness
of the installation space, the sound condition of the sealing surfaces and sealing elements,
and the electrical connection are particularly crucial.
8 Interval between repeat testing
The operating life of the angle sensor is defined as 20 years. The reliability of the
electrical, electronic and mechanical components is such that no repeat testing is required
during the unit's operating life.
9 Safety-related information
9.1Performance Level
Unit HAT 1436-F13-xxx-P01-xxxx-M01-S2PD-XXX
TÜV Nord certificate 44 207 13709206
Based on DIN EN ISO 13849:2015
PL d
Architecture Category 2
MTTFd 156 years (high)
DCav
g
93.51 % (medium)
Operating life 20 years
9.2Safety Integrity Level
Unit HAT 1436-F13-xxx-P01-xxxx-M01-S2PD-XXX
TÜV Nord certificate 44 207 13709206
Based on DIN EN 61508:2010
SIL 2
classification Type B System
Architecture 1oo1D
Demand mode continuous
PFH 3.46 x 10-
8
[1/h]
SFF 94.8 %