弱電システムは、信号伝送や機器制御に不可欠ですが、強電システムからのノイズや干渉が重大な課題となり得ます。この記事では、弱電システムにおける強電からのノイズ干渉を防ぐための対策について、先に述べたOperational Technology（OT）の文脈に沿って解説します。
弱電と強電の相互干渉の理解
強電システム（高電圧・大電流を扱う）と弱電システム（低電圧で信号を扱う）が物理的に近接している場合、電磁干渉（EMI）が発生しやすくなります。特に、弱電システムは、微弱な信号を扱うため、僅かな干渉によっても信号品質が劣化する可能性があります。この干渉は、ノイズとして現れ、通信エラーや機器の誤動作を引き起こすことがあります。
ノイズ対策の基本
- シールド：ケーブルや機器を金属製のシールドで覆うことで外部からの電磁波を遮断します。特に、信号ケーブルはノイズの影響を受けやすいため、シールディングされたケーブルの使用が推奨されます。
- ツイストペアケーブルの利用：2本の電線を密接にねじれさせることで、外部からの干渉を相殺します。この設計は、特に長距離伝送において有効で、イーサネット通信などに広く用いられています。
- 適切なケーブル配線：強電と弱電のケーブルは、可能な限り物理的に離して配線します。また、交差する場合は直角に交差させることで、干渉の影響を最小限に抑えます。
- アース（接地）：システムを適切に接地することで、ノイズを地面に逃がし、システム内の電位を安定させます。接地は、ノイズ対策だけでなく、安全対策としても非常に重要です。
高度なノイズ対策
- 光ファイバーの利用：電磁干渉の影響を受けない光ファイバーをデータ通信に利用することで、ノイズによる通信エラーを根本から排除できます。特に、重要なバックボーンネットワークでの使用が推奨されます。
- 電源フィルタの使用：電源ラインにフィルタを設置することで、電源から供給されるノイズを低減します。これは、特に感度の高い機器や精密な計測を行うシステムにおいて有効です。
- アイソレーターとトランスの利用：信号の経路にアイソレーターやトランスを挿入することで、回路間の直接的な電気的接続を遮断し、ノイズの伝播を防ぎます。
ノイズ対策の設計と実装
ノイズ対策は、システムの設計段階から考慮する必要があります。新規プロジェクトでは、初期設計からノイズのリスクを評価し、適切な対策を組み込むことが重要です。既存システムにおいては、問題の特定と改善策の実装には、詳細な測定と分析が必要となります。
ノイズ対策の効果は、実装後の検証によって確認する必要があります。この過程では、信号の品質測定、通信エラーの監視、機器の動作テストなどが行われます。適切な対策が施されたシステムは、安定した性能を維持し、信頼性の高い運用が可能となります。
まとめ
弱電システムにおける強電からのノイズ干渉は、OT環境における重要な課題です。シールド、適切な配線、光ファイバーの利用など、様々な対策を通じて、これらの干渉を効果的に抑制することが可能です。ノイズ対策は、設計段階から慎重に検討し、システムの信頼性と安全性を確保するために不可欠です。現代のOT環境では、これらの技術的な対策が、効率的かつ安全な運用の基盤を形成します。