「よし、4-20mAの流量センサーを買うぞ！」意気揚々とカタログを開いた新人を、次なる壁が待ち受けています。
- 2線式（2-Wire）
- 4線式（4-Wire）
「えっ、4-20mAって信号線とGNDの2本じゃないの？ 4本って何？」「どっちを買えばいいの？ どっちでも同じ？」
結論から言うと、全く別物です。適当に選ぶと動きません。最悪の場合、PLCのカード設定と合わずに買い直しになります。
今回は、実務経験9年の電気設計者である私が、カタログスペックの「線数（ワイヤー数）」の違いと、現場で「センサーと入力ユニットの組み合わせを間違えた！」という緊急事態を救うサバイバル術を解説します。
基礎知識：なぜ本数が違うのか？
違いはシンプル。「センサーを動かすための電源（Power）」をどう送るか、です。
1. 2線式（2-Wire）：信号線が電源を兼ねる
- 別名: ループパワー、伝送器タイプ
- 仕組み: 4-20mAの信号電流そのものを、センサー自身の動作電源として使います。
- 配線: 「＋」と「－」の2本だけ。
- メリット: 配線が少なくて済む（エコ）。
- デメリット: 大電力を使うセンサー（電磁流量計など）にはなれない。
- 代表例: 圧力センサー、温度センサー、レベル計。
2. 4線式（4-Wire）：電源と信号が別々
- 別名: 4線式伝送器
- 仕組み: 「電源線（AC100VやDC24V）」と「信号線（4-20mA）」が完全に独立しています。
- 配線: 電源2本 ＋ 信号2本 ＝ 計4本。
- メリット: 電源をガッツリ使えるので、高機能なセンサーが作れる。
- デメリット: 配線工数が増える。
- 代表例: 電磁流量計、成分分析計、レーザー変位計。
※ちなみに「3線式」もありますが、これはポテンショメータ（電圧出力）でよく使われる方式で、4-20mAではあまり見かけません（一部の安価なセンサーにあるくらいです）。
【図解】PLCへの接続配線の違い
ここが最大の落とし穴です。「PLCの入力カード」の設定や配線も、2線式と4線式で変えなければなりません。
2線式のつなぎ方（直列回路）
2線式センサーは自分で電気を作れません。PLC側（または外部電源）から電気を供給してもらう必要があります。
そのため、「DC24V電源 → センサー → PLC入力 → 0V」というように、ぐるっと一周する直列回路（ループ）を組みます。
4線式のつなぎ方（独立回路）
センサー側ですでに電源をもらって動いているので、PLCには「信号（4-20mA）だけ」を送ります。
PLCの「I+」と「I-」に、センサーの出力線を繋ぐだけです。
★注意！
最近のPLCのアナログ入力ユニット（三菱のAD変換ユニットなど）には、配線を変えるだけで2線/4線両方に対応できる便利なものもあれば、「2線式専用」「4線式専用」と分かれているカードもあります。
「センサーは2線式なのに、カードは4線式専用だった！」とならないよう、選定段階で**「電源供給方式」**を必ず確認してください。
【コラム】緊急事態！「PLCが電圧入力しか対応していない」時の裏技
ここで、現場でよくあるトラブルの解決策を伝授します。
状況:
「4-20mAのセンサーを買った。しかし、現場のPLCを見たら電圧入力（1-5V）専用の古いカードしか付いていなかった…！」
対策:
諦めてセンサーを買い直す？ いえ、数十円の部品で解決できます。
オームの法則（$V=IR$）を使いましょう。
必殺：250Ωシャント抵抗（Shunt Resistor）
PLCの入力端子台の「＋」と「－」の間に、**「250Ωの抵抗」**を信号線と一緒に共締めしてください。
- 計算式:
- 4mA × 250Ω = 1V
- 20mA × 250Ω = 5V
あら不思議。電流信号が、PLCの目の前で「1-5Vの電圧信号」に変換されました。
これで、電圧入力ユニットでも4-20mAセンサーの値を読むことができます。
【プロの鉄則】
- 精密抵抗を使え: 辺に転がっているような抵抗（炭素皮膜・誤差5%）を使ってはいけません。温度で抵抗値が変わり、数値がズレまくります。必ず「金属皮膜抵抗（金皮）」などの「精密抵抗（誤差0.1%〜1%）」を使ってください。
- あくまで電流→電圧: この技は「電流を電圧にする」時だけ使えます。逆（電圧を電流にする）は抵抗だけでは絶対に無理です。
まとめ：カタログの「配線仕様」を見落とすな
たかが線の本数、されど線の本数。ここを適当に選ぶと、現場での配線作業がストップします。最後に違いを整理しましょう。
間違えた時は、コラムで紹介した「シャント抵抗（250Ω）」の裏技を思い出してくださいね。
▼ アナログ信号基礎講座（全4回） 現場で使える知識を、順を追って解説しています。
