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| 起源の場所 | ドイツ |
| ブランド名 | SIMENS |
| 証明 | CE RoHS |
| モデル番号 | 6ES7414-4HM14-0AB0 |
S7-400Hプラットフォームは、メモリ、インターフェース数、処理能力を段階的に向上させたH-CPUを提供し、より大規模で複雑な設置に対応します。CPU 414Hはこのファミリーの中で重要な中間的な位置を占めています。
このレンジにおけるCPU 414Hの前身であるCPU 412H（6ES7412-3HJ14-0AB0）は、合計768KBのメモリを提供します。
CPU 414Hはそれを2.8MBに3倍にし、データとプログラムに均等に分割し、412Hにはない2つ目の専用PROFIBUS DPインターフェースを追加します。414Hの上位にはCPU 417Hバリアントがあり、最も要求の厳しい連続プロセス自動化プログラムのために追加インターフェースを備え、合計20MBのメモリまで拡張可能です。
自動化プログラムが数百のPID制御ループ、複数のセグメントにわたる広範なPROFIBUS I/Oネットワーク、プロセスヒストリアンバッファリングおよびレシピ管理のための大規模なデータ構造を処理する必要があるプロセスプラントでは、414Hの2.8MBと2つの独立したPROFIBUS DPインターフェースの組み合わせは、エントリーレベルのH-CPUからの意味のあるステップアップです。
2つ目の専用DPインターフェースにより、コントローラは別々のPROFIBUSネットワークを管理できます。例えば、1つのセグメントをドライブや可変速機器に、もう1つのセグメントを計装やトランスミッターに割り当てることができ、異なるデバイスタイプ間でバス帯域幅を共有する必要がありません。
| パラメータ | 値 |
|---|---|
| 総メモリ | 2.8 MB（データ1.4 MB + プログラム1.4 MB） |
| MPI/DPインターフェース | 1 × 12 Mbit/s RS-485 |
| DPインターフェース | 1 × 12 Mbit/s RS-485 |
| 同期インターフェース | 2 ×（IF 960 FOモジュール用） |
| 最大拡張ラック数 | 21 |
| 消費電力 | 標準6W |
| 寸法（高さ×幅×奥行き） | 290×50×219mm |
| 重量 | 0.995 kg |
| システムタイプ | S7-400H, S7-400F/FH |
| ステータス | 生産終了品（スペア） |
CPU 414Hの2つの同期モジュールインターフェースは、Hシステム冗長メカニズム全体の物理的な基盤です。
各インターフェースは、プラグ可能なIF 960同期サブモジュールを受け入れます。これは、光ファイバーケーブルを介して、パートナーCPUラックの対応するサブモジュールに接続する光トランシーバーです。
光ファイバー媒体は意図的に選択されています。これにより、2つのCPUラック間の完全なガルバニック絶縁が提供され、産業環境における電気同期ケーブルに影響を与える可能性のあるコモンモード電圧の問題が排除され、Hシステム設置で通常2つのラックを分離する距離（標準短距離バージョンで約10mまで）で信頼性の高い動作が可能です。
2つの独立した同期リンクは、オプションではなく必須です。
S7-400Hの冗長性は、同期チャネル自体が冗長である場合にのみ維持できます。単一の同期リンク障害が同期メカニズムを無効にした場合、完全に冗長なHシステムは、フェイルオーバー機能のない単一CPUシステムに低下します。
2つの別々の光ファイバーケーブルを介した2つの独立した同期パスにより、一方の同期パスの障害はメンテナンスアラームを生成しますが、CPUペアの同期能力とホットスタンバイ準備状態の維持には影響しません。
S7-400Hのシステム診断は、単一同期パスの障害を検出し報告するため、メンテナンス担当者はプロセスに影響を与えるイベントが発生する前に、低下したリンクを復旧する時間を得られます。
CPU 414Hは、中央ラックに加えて最大21基の拡張ラックをサポートします。これは、可能な限り最大の構成で合計22基の物理ラックになります。
各ラックは、信号モジュール、機能モジュール、および通信プロセッサを収容し、各ラックはステーションに最大8つの追加モジュールスロットを提供します。22ラック全体でラックあたり8モジュールの場合、完全に構築されたCPU 414Hステーションは176以上のモジュール位置をホストできます。
実際には、連続プロセスプラントの自動化でS7-400Hステーションをその絶対的な最大値まで構築することはめったにありません。
21ラックの拡張機能は、大規模な統合プロセスユニット（製油所の蒸留ユニット、化学反応器複合施設、大規模な水処理プラントなど）のスケーリングニーズに対応するために存在します。これらのユニットでは、単一のS7-400Hステーションが数百のフィールド機器、複数のドライブ、および数十のディスクリート機器を制御する場合があります。
414Hの容量は、ステーションを複数の通信コントローラに分割する必要なく、これらの真に大規模なプログラムを処理できるように調整されており、アーキテクチャにエンジニアリングの複雑さと潜在的な障害点を追加します。
CPU 414Hは、S7-400F/FH構成での使用が認定されています。これは、Hシステムのハードウェア冗長性（ホットスタンバイCPUペア）とIEC 61508認定の機能安全性を組み合わせたシステムです。S7-400F/FH操作では、CPUは標準ユーザープログラムと安全プログラムの両方を実行します。
安全プログラムは、施設の安全要件仕様で定義された安全計装機能（SIF）を実装し、安全定格のF-CPU上で実行されます。PROFIsafe通信プロトコルは、F-周辺機器へのPROFIBUS DPネットワーク全体に認定安全性を拡張します。
F/FH構成は、危険区域のプロセス設置に対する完全な安全および可用性ソリューションです。H冗長性は、コントローラハードウェア障害による予期しないシャットダウンを防ぎ、F認定は、安全計装機能がプロセスハザード分析によって定義された必要な安全度水準（SIL 1、2、または3、アプリケーションによる）を達成することを保証します。
上流の石油・ガス生産プラットフォーム、製油所、化学プラントなどの施設では、連続可用性と認定安全性を同じコントローラで組み合わせることは、贅沢な機能ではなく、規制および運用上の要件です。
CPU 414Hは、2017年2月1日をもってシーメンスによって生産終了となりました。これは、シーメンスの標準販売チャネルを通じて製造または配布されなくなったことを意味します。しかし、生産終了は入手不可を意味するものではありません。
シーメンスは通常、重要な産業製品については生産終了後10年間、スペアパーツの入手可能性を保証しています。このポリシーは、現在稼働中の多くのS7-400H設置に対応しています。シーメンスのスペアパーツ期間を超えても、産業用中古品および再生市場には、テスト済みで保証付きのCPU 414Hユニットの相当な在庫があります。
CPU 414HユニットでS7-400Hシステムを運用しているサイトでは、推奨される最小スペア在庫は、H-CPUモジュール一式です。これは、両方のラックに同一のCPUが必要なため、6ES7414-4HM14-0AB0の2ユニットです。一致しないCPUペア（ファームウェアバージョンが異なる、または1つがオリジナルで、もう1つがわずかに異なる製造日を持つ再生品）でも機能する可能性がありますが、ファームウェアの調和が必要になる場合があります。
一致したスペアペアを保持することで、緊急交換が容易になり、予期しない停止中に時間的プレッシャーの中でファームウェアの互換性を管理する必要がなくなります。
Q1: CPU 414Hには2つのPROFIBUS DPインターフェース（MPI/DP複合インターフェースと専用DPインターフェース）があります。両方同時に利用可能で、異なるPROFIBUS DPネットワークに接続できますか？
はい、両方のPROFIBUS DPインターフェースは同時に動作可能で、別々の独立したPROFIBUS DPネットワークに接続できます。STEP 7のハードウェア構成では、各インターフェースに独自のPROFIBUSネットワークが割り当てられ、独自のバスパラメータ（バスアドレス、伝送速度、タイミングパラメータ）が設定されます。
CPU 414Hは、両方のネットワークで独立してDPマスターとして動作します。PLCのスキャンサイクル内で、ネットワーク1とネットワーク2のスレーブをインターリーブ方式でスキャンします。
このデュアルマスター機能は、大規模なプロセスプラントで特に価値があります。計装（トランスミッター、アナライザー）とドライブ機器（可変周波数ドライブ、ソフトスターター）を独立したバスセグメントに分離することで、ネットワーク間の干渉が減少し、障害ドメインを分離することでトラブルシューティングが簡素化されます。
MPI/DPインターフェースは、その物理インターフェースでPROFIBUS DPマスター機能が必要ない場合、MPIモードで構成することもできます。例えば、プログラミング端末アクセスおよびHMI接続専用に使用する場合などです。
Q2: CPU 414HのアクティブCPUが故障し、スタンバイCPUが引き継ぐ際の切り替え時間（フェイルオーバー時間）はどのくらいですか？
正しく構成されたCPU 414HのS7-400Hシステムにおけるフェイルオーバー時間は、PLCのスキャンサイクル内です。通常、システム構成、通信負荷、およびPROFIBUS DPスレーブの数に応じて、数ミリ秒から数十ミリ秒の範囲です。通常のホットスタンバイ同期中、両方のCPUは各スキャンサイクルで同じデータで同じプログラムを実行します。
同期メカニズムにより、スタンバイCPUのメモリ状態（出力、データブロック、タイマー、カウンター）が、各スキャン境界でマスターCPUをミラーリングすることが保証されます。
マスターが故障すると、スタンバイCPUは自身をアクティブと宣言し、再起動シーケンスを実行したり、コールド状態から入力を再読み取りしたりすることなく、直ちに出力制御を開始します。
フィールドデバイスの観点からは、出力は認識可能な中断なしに最後の有効状態を保持し続けます。PROFIBUS DPスレーブの観点からは、マスターはサイクルをスキップすることなくスレーブのポーリングを続けます。
Q3: CPU 414Hは、メンテナンスのために2番目のCPUを取り外した場合、単一CPUの非冗長モードで動作できますか？その影響は何ですか？
CPU 414Hは単一CPUモードで動作できます。1つのユニットのみがラックに設置されている場合、または2つのCPU間の同期リンクが存在しない場合、S7-400Hシステムは利用可能なCPUで実行を続けます。このモードは、単一動作または低下モードと呼ばれます。
システムは、完全な冗長性が利用できないことを示す診断アラームを生成し、STEP 7/WinCCオペレーターインターフェースに対応するステータスメッセージを表示します。
この低下した状態では、機能しているCPUはすべてのプロセス制御、PROFIBUS DP通信、およびHMIデータ提供を通常どおり継続します。ただし、その単一CPUに影響を与えるハードウェア障害が発生した場合、パートナーCPUが引き継ぐものがないため、プロセスシャットダウンが発生します。
計画的なメンテナンス（故障した同期サブモジュール交換、一方のCPUラックでの予防メンテナンス）の場合、短期間で管理された期間、低下モードで運用することは許容され、設計されています。低下モードでの長期的な運用は、設置のリスクプロファイルを大幅に増加させます。
Q4: メモリ分割（データ1.4MB、プログラム1.4MB）はプログラム開発においてどのような意味を持ちますか？ユーザーデータブロックはプログラムメモリを消費できますか、またはその逆ですか？
SIMATIC S7-400Hでは、ワーキングメモリ（CPUがアクティブなプログラム実行に使用するRAM）は、製造時に固定のコード（プログラム）パーティションと固定のデータパーティションに分割され、これらのパーティションは交換できません。プログラムコード（OB、FC、FB、コンパイルされた命令シーケンス）はコードメモリを消費し、データブロック（DB）、インスタンスDB、共有DB、レシピストレージを含むデータブロックはデータメモリを消費します。
多くの複雑な制御アルゴリズムを持つがデータセットが比較的少ないプログラムは、1.4MBのコード制限内に快適に収まり、1.4MBのデータ割り当てのごく一部しか使用しません。
逆に、比較的単純な制御ロジックを持つがレシピテーブル、ヒストリアンバッファ、または広範なアラームデータ構造が大きいプログラムは、1.4MBのデータメモリを使い果たし、コードメモリはほとんど空いたままになる可能性があります。CPU 414Hを扱うプログラム開発者は、開発中に両方のメモリ領域を個別に監視する必要があります。
ロードメモリ（フラッシュ/EPROMまたはメモリカード）にはプログラムの保存コピーが保持され、ワーキングメモリにはアクティブに実行されているコピーが保持されます。実行時間サイジングにはワーキングメモリのパーティショニングのみが関係します。
Q5: CPU 414Hのプログラミング環境はSTEP 7 V5.xのみですか、それともTIA Portalを使用できますか？
CPU 414Hは、クラシックなSIMATIC S7-400Hプラットフォームの一部として、従来のSTEP 7 Classic環境であるSTEP 7 Professional V5.xを使用してプログラムされます。
TIA PortalはS7-400H CPUファミリーのプログラミングをサポートしていません。TIA PortalのS7-400サポートは、標準S7-400 CPU（非H）を対象としており、TIA Portalでサポートされている現在の世代の高性能プラットフォームはS7-1500Hです。TIA PortalでCPU 414Hをエンジニアリングすることはできません。
サイトが他のすべてのPLCプログラミングでTIA Portalに標準化している場合でも、S7-400HプログラムはSTEP 7 V5.5またはSTEP 7 Professionalを使用して保守および拡張する必要があります。シーメンスは、S7-300およびS7-400システムの既存の設置ベースに対してSTEP 7 V5.xをサポートすることを約束しています。プライマリ開発の焦点がTIA Portalに移行しても、アップデートとセキュリティパッチは引き続き利用可能です。
