🌐 他の言語で読む: Tiếng Việt · 中文

4–20 mA信号アイソレータ：必要なケースと選び方

センサーからPLCへ送られる4–20 mAの値が数%ずれる、時々跳ねる、インバータを起動すると揺れる——こうした症状の原因は、センサーやPLCではなくグラウンドループ（接地電位差）と配線に乗るノイズであることが少なくありません。多くの場合、最も確実で手早い対策が信号アイソレータの挿入です。この記事では、アイソレータが必要なケース、種類、選び方、配線の注意点を実務目線でまとめます。

信号アイソレータの役割

信号アイソレータは、入力側のアナログ信号を受け取り、電気的に絶縁された出力側に同じ値（または変換した値）を再生成する機器です。入力・出力・電源の3者間が絶縁（一般に1.5〜3 kV）されているため、接地電位の違いによる電流の回り込み（グラウンドループ）が断ち切られ、コモンモードノイズも抑えられます。

アイソレータが必要なケース

• センサーとPLCの接地が異なる：屋外タンクのセンサーと制御室のPLCなど、接地点が離れている
• 1つの信号を複数の機器へ入れる：PLCと記録計、PLCとDCSに同じ4–20 mAを分配する（1入力2出力型）
• インバータ・大型モーターの近くに配線がある：起動時に値が揺れる
• 長距離配線：数百mを超える配線で、途中に動力線との並走がある
• 異なるメーカー・電源系統の機器を接続する：電源の極性や基準電位が違う
• PLC入力の保護：現場側の短絡・サージからPLCアナログカードを守りたい

逆に、センサーとPLCが同じ盤内で同じ電源・接地を共有し、配線が短く、動力線と分離されている場合は、アイソレータなしでも安定することが多いです。「とりあえず全点アイソレータ」ではなく、症状と配線条件で判断します。

アイソレータの種類

パッシブ（ループ給電）型

外部電源が不要で、ループ電流から動作電力を得ます。配線がシンプルで安価ですが、ループに電圧降下（バーデン）が加わるため、2線式センサーの電源電圧に余裕があるか確認が必要です。

アクティブ（電源供給）型

24 VDCなどの電源を供給し、入力側のセンサーに電源を出すこともできます。2線式センサーの給電、信号の増幅・変換（4–20 mA → 0–10 V、PT100 → 4–20 mA）が可能で、汎用性が高いタイプです。

1入力2出力（分配器）型

1つの入力を2つの絶縁出力に分けます。PLCと記録計、ローカル表示器と上位システムへの同時入力に使います。

ユニバーサル入力型

DIPスイッチや設定ソフトで、mA・V・RTD・熱電対・ポテンショメータなど入力種類を切り替えられます。予備品の共通化に便利です。

選定のチェックポイント

1. 入力・出力の信号種類（4–20 mA／0–10 V／PT100／TC、2線式か4線式か）
2. 電源（24 VDC、85–265 VAC、ループ給電）
3. 絶縁耐圧（1.5 kV以上が一般的、環境により3 kV）
4. 精度・温度ドリフト（0.1%程度が標準、計量用途ではより高精度に）
5. 応答時間（高速制御ループでは数十ms以下）
6. チャネル数と取付幅（6.2 mm薄型は盤スペース節約に有効）
7. 認証（CE、UL、防爆エリアなら本質安全バリアを選定）

配線のポイント

• シールド線を使い、シールドは片側（制御盤側）のみ接地する
• 信号線と動力線は別ダクト・別配管にし、交差は直角にする
• 2線式センサーの場合、ループ内の電圧降下（センサー＋アイソレータ＋PLC入力抵抗）が電源電圧内に収まるか計算する
• アイソレータの出力側と入力側でコモンを接続しない（絶縁の意味がなくなる）

Seneca製アイソレータ・変換器

イタリアSenecaのK109シリーズ（薄型汎用アイソレータ）、Zシリーズ（ユニバーサル入力・温度変換）は、ベトナムの制御盤で広く使われています。HOANTRANTDHはコスト重視の案件向けに自社ブランドの4–20 mAアイソレータ（1入力1出力／1入力2出力）も供給しています。詳しくは信号変換器のページへ。

よくある質問

Q. 値が跳ねる＝必ずアイソレータが必要？
いいえ。まず接地・シールド・配線経路を確認します。それでも改善しない場合や、接地を変えられない現場ではアイソレータが有効です。

Q. アイソレータを入れると誤差が増える？
一般的な製品の精度は0.1%程度で、ノイズによる変動（数%）に比べれば無視できる水準です。

Q. PT100を4–20 mAにしながら絶縁できる？
はい。温度変換機能付きのアイソレータ（Seneca Zシリーズ等）で可能です。

原文（ベトナム語）：Bộ cách ly tín hiệu 4-20 mA