SIMATIC S7-400
概要
SIMATIC S7-400は、SIMATIC S7シリーズにおいて上位機種に位置づけられるプログラマブルコントローラ（PLC）です。
I/O数千点の大規模プロセス制御を可能にするため、大規模なプラント制御までカバーするPLCシリーズとして位置づけられています。
また、プロセス技術や石油産業などの設備用として、フォールトトレラントかつオプションでハイアベイラブルにできるオートメーションシステムであるS7 F/FH システムも利用可能です。
SIMATICコントローラは、オペレーティングシステムとユーザープログラムで構成されており、オペレーティングシステムはコントローラのすべての機能とシーケンスを管理し、ユーザープログラムは特定の自動化タスクに必要なブロックを含みコントローラにロードされて実行されます。
特徴
S7-400は、モジュールを取り付けるラックを使ったモジュラー設計のPLCです。1つのラックに4枚から最大18枚までのモジュールを自由に差し込めます。
ラックやモジュールは専用のもので、電源モジュール、CPUモジュール、通信モジュールなどを組み合わせてシステムを作ります。電源モジュールは交流（AC）タイプと直流（DC）タイプがあり、バックアップ用のバッテリーも装着可能です。
CPUには動作状態を示すLEDやモードスイッチ、プログラミング用の接続口があります。
プログラム作成には「STEP 7」というソフトを使います。これは国際規格IEC61131-3に準拠しており、わかりやすいラダー図やブロック図などの言語を使えます。
ハードウェアの設定もSTEP 7のツールで簡単に行え、モジュールの入出力アドレスも自由に変えられます。設定は一度行えば、モジュールを交換しても通信設定をやり直す必要がないので、使いやすいです。
S7シリーズのデジタル入出力は、電気信号の流れがわかりやすいPNPタイプが標準です。現在のシステムの状態は一覧で確認でき、異常が起きると自動で専用のプログラムが動いて対応できます。
また、安全性が特に重要な場所では、故障に強い「S7 F/FH」というシステムを使えます。これは電源や通信回路を二重化して、故障時でも安全に動作を続けられる仕組みです。
S7-300/400コントローラは、初期のSIMATICコントローラとの互換性を維持しているため、S7-1200/1500といった新世代コントローラと比較すると、データストレージの方法やプログラミングアプローチ（絶対アドレス指定やポインタの使用など）が異なる場合があります。
パフォーマンス
SIMATIC S7-400は、高性能CPUを搭載しており、特にCPU 417-4ではビット処理時間0.018μsを実現しています。また、1つのラックに複数のCPUを挿入し、並列制御を行うことも可能です。
CPUのメモリ容量は、800kBから最大30MBまでのモデルがラインアップされており、用途やシステム規模に応じて選択できます。
さらに、カウンタモジュール、位置決めモジュール、PID制御モジュールなどのファンクションモジュール（FM）は、ほぼ自律的に処理を実行するため、CPUの負荷を軽減し、システム全体のパフォーマンス向上に貢献します。
また、SFC（システムファンクション）やSFB（システムファンクションブロック）は、CPUのオペレーティングシステムに組み込まれており、ユーザープログラムから呼び出すことで、CPU機能を効率的に利用できます。
プログラム構造においても、S7-400はネスティングレベル（入れ子構造）が最大16階層まで対応しており、大規模かつ複雑なプログラムにも柔軟に対応可能です。
用途
SIMATIC S7-400は、SIMATICシリーズのハイエンドモデルとして、I/O数千点規模の大規模プロセス制御を含む幅広い用途で使用されています。
特に、プロセス産業や石油・化学プラントなど、稼働率の向上やエラーによるプロセス停止を避けたい設備のオートメーションシステムでは、フォールトトレラント（耐障害性）や高可用性（ハイアベイラビリティ）を備えたS7 F/FHシステムが活用されます。
また、ファンクションモジュール（FM）を使用することで、高速カウント（例：FM 450-1）、精密な位置決め、PID制御など、特定の技術タスクに対応可能です。
アナログ出力モジュールは、アクチュエータへの信号出力に使用され、さまざまな制御対象機器との接続を実現します。
さらに、SIMATIC S7-300/400シリーズは環境配慮型製品であり、ハロゲンフリー素材の採用や低汚染設計によってリサイクル性にも優れ、環境負荷の低減に寄与します。
S7-400 CPU モジュール
メモリ容量、通信インターフェースなどの種類に応じて各種豊富な CPU モジュール製品群をラインナップしております。
お客様のアプリケーションにフィットした CPU モジュール製品をお選びいただけます。
| 製品名 | |
|---|---|
| 外形寸法 （mm） | |
| 型式 | |
| プログラム言語 | |
| 処理時間 （最速） | ビット操作 |
| ワード操作 | |
| 浮動小数点演算 | |
| ワークメモリ（データ、コード） | |
| ロードメモリ（内蔵 RAM） | |
| DI/DO 点数（I/O 各々、最大） | |
| AI/AO 点数（I/O 各々、最大） | |
| タイマ点数 | |
| カウンタ点数 | |
| DB（データブロック）総数 | |
| FB（データブロック）総数 | |
| FC（ファンクション）総数 | |
| 内部データ領域（バイト） | |
| 通信 インター フェース | 第1 I/F |
| 第2 I/F | |
| CPU412-1 | CPU412-2 | CPU414-2PN | CPU414-2 | CPU414-3 | CPU414-3 PN/DP | CPU416-2 | CPU416-3 | CPU416-3 PN/DP | CPU417-4 |
| 25×290× 219 | 25×290× 219 | 25×290× 219 | 25×290× 219 | 25×290× 219 | 25×290× 219 | 25×290× 219 | 25×290× 219 | 25×290× 219 | 25×290× 219 |
| 6ES7 412- 1XJ05-0AB0 | 6ES7 412- 2XJ05-0AB0 | 6ES7 412- 2EK06-0AB0 | 6ES7 414- 2EK06-0AB0 | 6ES7 414- 3XM05-0AB0 | 6ES7 414- 3EM06-0AB0 | 6ES7 416- 2XN05-0AB0 | 6ES7 416- 3XR05-0AB0 | 6ES7 416- 3ES06-0AB0 | 6ES7 417- 4XT05-0AB0 |
| LD(ラダー言語),FBD(ファンクション・ブロック・ダイアグラム), IL(インストラクション・リスト),ST(ストラクチャード・テキスト),SFC(シーケンシャル・ファンクション・チャート) CFC(Continuoous Function Chart),S7-HiGraph | |||||||||
| 0.075μs | 0.075μs | 0.075μs | 0.045μs | 0.045μs | 0.045μs | 0.03μs | 0.03μs | 0.03μs | 0.018μs |
| 0.075μs | 0.075μs | 0.075μs | 0.045μs | 0.045μs | 0.045μs | 0.03μs | 0.03μs | 0.03μs | 0.018μs |
| 0.225μs | 0.225μs | 0.225μs | 0.135μs | 0.135μs | 0.135μs | 0.09μs | 0.09μs | 0.09μs | 0.054μs |
| 288KB | 512KB | 1MB | 1MB | 2.8MB | 4MB | 5.6MB | 11.2MB | 16MB | 30MB |
| 512KB | 512KB | 512KB | 512KB | 512KB | 512KB | 1MB | 1MB | 1MB | 1MB |
| 32,768 | 32,768 | 32,768 | 65,536 | 65,536 | 65,536 | 131,072 | 131,072 | 131,072 | 131,072 |
| 2,048 | 2,048 | 2,048 | 4,096 | 4,096 | 4,096 | 8,192 | 8,192 | 8,192 | 8,192 |
| 2,048 | 2,048 | 2,048 | 2,048 | 2,048 | 2,048 | 2,048 | 2,048 | 2,048 | 2,048 |
| 2,048 | 2,048 | 2,048 | 2,048 | 2,048 | 2,048 | 2,048 | 2,048 | 2,048 | 2,048 |
| 1,500 | 3,000 | 3,000 | 6,000 | 6,000 | 6,000 | 10,000 | 10,000 | 10,000 | 16,000 |
| 750 | 1500 | 1500 | 3000 | 3000 | 3000 | 5000 | 5000 | 5000 | 8000 |
| 750 | 1500 | 1500 | 3000 | 3000 | 3000 | 5000 | 5000 | 5000 | 8000 |
| 4096 (MB0～ MB4095) | 4096 (MB0～ MB4095) | 4096 (MB0～ MB4095) | 8192 (MB0～ MB8191) | 8192 (MB0～ MB8191) | 8192 (MB0～ MB8191) | 16384 (MB0～ MB16383) | 16384 (MB0～ MB16383) | 16384 (MB0～ MB16383) | 16384 (MB0～ MB16383) |
| MPI/DP | MPI/DP | MPI/DP | MPI/DP | MPI/DP | MPI/DP | MPI/DP | MPI/DP | MPI/DP | MPI/DP |
| – | DP | PROFINET/ イーサネット | DP | DP | PROFINET/ イーサネット | DP | DP | PROFINET/ イーサネット | DP |
S7-400 モジュール
SIMATIC S7-300 I/O モジュールは、デジタル・アナログ共に各種豊富に取り揃えており、最適なモジュールをお選びいただけます。
デジタル入力モジュール
| 製品名 | 電圧レンジ | 入力点数 |
|---|---|---|
| SM 421 | DC 24 V | 16、32 |
| SM 421 | AC/DC 24-48V | 16 |
| SM 421 | AC/DC 120/230V | 16、32 |
デジタル出力モジュール
| 製品名 | 電圧レンジ | 出力電流 | 出力点数 |
|---|---|---|---|
| SM 422 | DC 24 V | 0.5A | 32 |
| SM 422 | DC 24 V | 2A | 16 |
| SM 422 | AC/DC 120/230V | 2A | 16 |
| SM 422 | リレー | 0.5A | 16 |
通信モジュール
| 製品名 | 通信ネットワーク |
|---|---|
| CP 440 | ポイント・ツー ･ ポイント（RS232C・RS422/485） |
| CP 441 | ポイント・ツー ･ ポイント（RS232C・RS422/485） |
| CP 443-5 Extended | PROFIBUS-DP |
| CP 443-1 | PROFINET / 産業用イーサネット |
| CP 443-1 Advanced | PROFINET / 産業用イーサネット |
アナログ入力モジュール
| 製品名 | 測定レンジ | 分解能 | 入力数 |
|---|---|---|---|
| SM 431 | 電圧 | 16 ビット（最大） | 8、16 |
| SM 431 | 電流 | 16 ビット（最大） | 8、16 |
| SM 431 | 抵抗 | 16 ビット（最大） | 4、8 |
| SM 431 | 熱電対 | 16 ビット（最大） | 8、16 |
| SM 431 | RTD | 16 ビット（最大） | 4、8 |
アナログ入力モジュール
| 製品名 | 測定レンジ | 分解能 | 入力数 |
|---|---|---|---|
| SM 432 | 電圧、電流 | 13 ビット | 8 |
ファンクションモジュール
| 製品名 | 機 能 | チャンネル数 / 軸数 |
|---|---|---|
| FM 450-1 | カウンタモジュール | 1 |
| FM 452 | カム制御モジュール | 1 |
| FM 455 | PID 制御モジュール | 16 |
| FM 451 | 位置決めモジュール | 3 |
| FM 453 | 位置決めモジュール （ステッパモータ及びサーボモータ制御用） | 3 |
