一言でいうと
2線式・3線式・4線式とは、計装機器と制御機器などを接続するときの配線方式を表す言葉です。
センサーや変換器などでは、電源と信号を何本の配線で接続するかによって、2線式・3線式・4線式などに分けられます。
この記事では、それぞれの特徴と違いを初心者にもわかりやすく解説します。
2線式・3線式・4線式とは
2線式・3線式・4線式は、機器間を接続する配線の本数を表しています。
ただし、単純に「線の本数」だけでなく、電源線と信号線をどのように共有・分離するかという違いがあります。
代表的な考え方は次のとおりです。
・2線式：2本の線で電源と信号を扱う
・3線式：電源と信号の一部を共通化する
・4線式：電源と信号を分けて扱う
実際の配線方法は機器の仕様によって異なるため、施工時には機器の端子図や仕様書を確認する必要があります。
2線式とは
2線式は、2本の配線で電源と信号を扱う方式です。
計装では、4-20mA信号を利用する機器などで使われることがあります。
代表的なイメージは、
電源・信号
↓
センサー・変換器
↓
制御機器
という構成です。
2本の線に電源を供給しながら、その電流値によって測定値を伝える方式があります。
配線本数を少なくできることが特徴です。
3線式とは
3線式では、電源と信号を3本の線で接続します。
例えば、
・電源＋
・電源－
・信号
という構成があります。
センサーや測定機器などで使用されることがあります。
2線式と比較すると電源と信号の役割を分けやすくなりますが、配線本数は1本増えます。
4線式とは
4線式では、電源と信号を分けて配線する構成が一般的です。
例えば、
・電源＋
・電源－
・信号＋
・信号－
という構成があります。
電源回路と信号回路を分離できるため、機器によっては安定した信号伝送を行いやすくなります。
ただし、2線式や3線式と比較すると配線本数が増えます。
2線式・3線式・4線式の違い
大まかに整理すると次のようになります。
2線式
・配線：2本
・電源と信号を同じ2本で扱う構成がある
・配線を少なくしやすい
3線式
・配線：3本
・電源と信号の一部を分けて扱う
・センサーなどで使用されることがある
4線式
・配線：4本
・電源と信号を分離して扱う構成が一般的
・機器によっては電源と信号を完全に分離できる
計装で使われる場面
2線式・3線式・4線式は、温度・圧力・流量などの測定機器で使用されることがあります。
例えば、
センサー
↓
配線
↓
DDC
↓
中央監視
という構成で、センサーの測定値をDDCへ送ります。
どの配線方式を使用するかは、センサーの種類だけでなく、出力信号や電源方式、接続する制御機器の仕様によって決まります。
4-20mAと2線式
4-20mAは、計装で広く使われているアナログ信号です。
4-20mAでは、電流値によって測定値を表します。
例えば、
4mA → 測定範囲の0％
12mA → 測定範囲の50％
20mA → 測定範囲の100％
というように使用できます。
2線式の機器では、この4-20mA信号の伝送と機器への電源供給を同じ2本の配線で行う構成があります。
詳しくは「4-20mAとは？」の記事で解説しています。
3線式・4線式では何が違う？
3線式や4線式では、電源と信号の配線を分けることで、機器ごとに必要な電源方式や信号方式に対応します。
例えば4線式では、
電源＋・電源－
→ 機器へ電源を供給
信号＋・信号－
→ 測定信号を制御機器へ送信
というように、役割を分けることができます。
ただし、具体的な端子構成は機器によって異なるため、「4線式なら必ずこの端子」というわけではありません。
配線するときの注意点
計装機器を配線するときは、線数だけを見て判断しないことが重要です。
確認する項目には、
・電源電圧
・出力信号
・信号の極性
・電源線と信号線の区別
・端子番号
・機器側の仕様
などがあります。
特に4-20mA、0-10V、2-10Vなどの信号方式によって接続方法が異なる場合があります。
実際の施工では、必ずメーカーの仕様書や結線図を確認します。
まとめ
2線式・3線式・4線式は、計装機器などを接続するときの配線方式です。
2線式は電源と信号を2本の配線で扱う構成があり、4-20mA信号などで利用されます。
3線式は電源と信号を3本で接続し、4線式では電源と信号を分けて配線する構成が一般的です。
ただし、実際の配線方法は機器によって異なるため、端子図や仕様書の確認が重要です。
よくある質問
2線式とは何ですか？
2本の配線で電源と信号を扱う方式です。4-20mA信号を使用する計装機器などで利用される構成があります。
3線式とは何ですか？
電源と信号を3本の配線で接続する方式です。センサーや測定機器などで使用されることがあります。
4線式とは何ですか？
電源と信号を分けて4本の配線で接続する方式です。
2線式と4線式はどちらがよいですか？
どちらが適しているかは機器の仕様や必要な信号方式、電源方式によって異なります。配線方式だけで判断することはできません。
