一、引言：PG 卡在变频器控制系统中的作用
在现代矢量控制变频器系统中，PG（Pulse Generator，脉冲发生器）卡扮演着关键角色。
它作为变频器与电机编码器之间的接口，负责采集电机转轴的旋转信号并反馈给主控单元，从而实现闭环矢量控制、零伺服定位及转速恒定控制等高级功能。
在安川 Varispeed F7 系列变频器中，PG卡不仅是选配件，更是实现高性能控制的基础。
通过PG反馈，变频器可以准确检测电机的实时转速和相位，实现与标准伺服系统相媲美的速度响应与稳态性能。
本文将以实物 SI-P1 Ver 3.04 PG卡（代码73600-C0333 / SIP-901） 为研究对象，结合 F7 说明书中PG卡章节内容，对该卡的结构、兼容性、接线方式、参数设定及实际应用进行系统分析与经验总结。
二、PG卡分类与技术原理
1. PG卡的基本功能
PG卡的核心作用是接收来自增量式编码器的A、B、Z三相信号，并将其转换为变频器主控CPU可识别的高速脉冲反馈数据。
通过这些反馈信号，变频器可实时计算电机转速、转向和角度偏差，实现：
PG卡的精度、抗干扰性、信号延迟等性能，直接决定了系统的动态响应能力与运行稳定性。
2. 安川F7系列常见PG卡类型
| 型号 | 信号类型 | 电源电压 | 主要用途 | 特点 |
|---|
| PG-A2 | 差分TTL（A/A¯、B/B¯、Z/Z¯） | +5 V | 标准增量编码器 | 最常用，适配绝大多数编码器 |
| PG-B2 | 集电极开路（A/B单端） | +12 V | NPN集电极输出编码器 | 适合抗干扰环境较差的场合 |
| PG-D2 | 推挽输出（正交A/B/Z） | +15 V | 工业高压抗干扰型编码器 | 适合长距离传输 |
| PG-X2 | 高速TTL输入 | +5 V | 高速响应控制系统 | 常用于高分辨率伺服反馈 |
这四类卡涵盖了从低速泵控到高速张力控制等多种应用环境。
它们的差异主要体现在信号类型、电压等级和应用方向上。
三、SI-P1 Ver 3.04 的定位与兼容性分析
虽然安川官方说明书中未直接列出“SI-P1”型号，但从硬件结构与接口定义可以确认：
SI-P1 Ver 3.04 卡是 PG-A2 的 OEM 等效版本。
这一结论主要基于以下几点：
信号形式一致
SI-P1 提供 A、/A、B、/B、Z、/Z 六路差分输入，完全符合 TTL 线驱动标准，与 PG-A2 的接口定义完全相同。
供电电压一致
卡上内置 +5V 稳压电源（最大输出 200mA），仅适配 TTL 编码器，不支持 12V 或 15V 型。
安装接口相同
卡体背面的连接排针与 F7 控制板 CN5 插槽匹配，物理尺寸及针脚定义与 PG-A2 完全相同。
固件版本标识 Ver 3.04
该版本对应安川在2000年代初发布的 F7 矢量控制固件时代，与 PG-A2 的硬件时间线一致。
因此，SI-P1 可以视为 PG-A2 的等效卡，在功能、接线、参数设定上完全一致。
四、PG卡与编码器接线详解
1. 端子定义（参考实物与说明书）
| 端子号 | 名称 | 功能 | 说明 |
|---|
| 1 | +5V | 编码器供电正极 | 提供+5V直流电，最大200mA |
| 2 | 0V | 电源地 | 与编码器电源地共地 |
| 3 | A | A相信号输入 | 差分正信号 |
| 4 | /A | A反相信号输入 | 差分负信号 |
| 5 | B | B相信号输入 | 与A相移90° |
| 6 | /B | B反相信号输入 | 差分负信号 |
| 7 | Z | 零位信号输入 | 每转一次脉冲 |
| 8 | /Z | 零位反相信号输入 | 可选连接 |
| FG | 屏蔽接地 | 接编码器屏蔽层 |
|
建议：采用双绞屏蔽线，A/A¯、B/B¯、Z/Z¯ 各为一对，线径 AWG22~24。屏蔽层仅在 PG卡端接地。
2. 典型接线图
编码器端 SI-P1 PG卡端
+5V ───────────→ 1 (+5V)
0V ───────────→ 2 (0V)
A ───────────→ 3 (A)
A¯ ───────────→ 4 (/A)
B ───────────→ 5 (B)
B¯ ───────────→ 6 (/B)
Z ───────────→ 7 (Z)
Z¯ ───────────→ 8 (/Z)
屏蔽层 ────────→ FG（接地）
这种标准的差分接线方式能有效抑制干扰，确保高速脉冲信号的完整性。
3. 电气连接注意事项
五、参数设置与调试步骤
为了让PG反馈在变频器内部正确生效，需要对参数进行以下配置：
| 参数编号 | 名称 | 设定值 | 说明 |
|---|
| A1-02 | 控制模式选择 | 3 | 带PG矢量控制 |
| F1-01 | 编码器每转脉冲数 | 根据实际编码器设定，如1024 |
|
| F1-03 | PG信号输入方式 | 0 | 差分信号输入 |
| E1-04 | 旋转方向 | 0或1 | 视电机正反向确定 |
| U1-05 | 实际转速监视 | - | 调试时用于确认反馈正确 |
调试建议：
空载运行检查
通电后，使用操作器监视U1-05转速值，确认旋转方向正确。
闭环模式启用
将A1-02设为3后，重新上电启动；电机应能平滑起动且无抖动。
零伺服调节
若需静止定位功能，可开启零伺服模式，通过F1-05~F1-07参数进行微调。
六、实测经验与案例分析
在实际维修与改造过程中，SI-P1 PG卡常见于安川F7、G7、V7及部分OEM变频器中。以下为典型案例：
案例一：F7 + 1024PPR 编码器速度环调试
某自动化生产线的主驱动采用 Varispeed F7 37kW 机型。原系统PG卡损坏后更换为 SI-P1 Ver 3.04，参数如下：
案例二：PG方向错误导致振动
在一台提升机控制系统中，PG接线A/B对调，导致变频器误判旋转方向，运行出现周期性振动。
解决方案：交换A与B通道即可恢复正常。
案例三：抗干扰措施不当引起的速度漂移
现场采用4对非屏蔽线接PG卡，距离约15米，运行时电机速度波动±5%。更换为双绞屏蔽线并单端接地后，波动降至±0.2%。
由此可见，接线工艺对系统性能影响极大。
七、PG卡信号质量检查与维护
为了保证系统长期稳定运行，应定期对PG信号质量进行检测：
使用示波器检查A/B波形
确认占空比接近50%，相位差90°。若波形畸变或毛刺，说明存在接地干扰或线缆破损。
监控变频器反馈转速
在无负载恒速运行下，U1-05的转速应稳定。若出现抖动或波动，需检查PG卡与编码器连接。
清洁维护
PG卡上有高密度IC与滤波电容，使用时避免潮湿与粉尘。定期使用无水酒精清洁插槽触点。
八、SI-P1 与 PG-A2 的信号对照表
| 功能 | SI-P1端子 | PG-A2端子 | 备注 |
|---|
| +5V | 1 | 1 | 编码器供电 |
| 0V | 2 | 2 | 电源地 |
| A | 3 | 3 | 差分正 |
| /A | 4 | 4 | 差分负 |
| B | 5 | 5 | 差分正 |
| /B | 6 | 6 | 差分负 |
| Z | 7 | 7 | 可选零位 |
| /Z | 8 | 8 | 可选零位反相 |
| FG | FG | FG | 屏蔽接地 |
两者定义完全相同，可直接互换使用。
九、结论与技术总结
SI-P1 Ver 3.04 是 PG-A2 的OEM兼容型号
信号类型、端子定义、功能逻辑均完全一致，可直接用于安川 Varispeed F7 系列。
接线关键在于差分信号匹配与屏蔽接地
错误接地或非屏蔽线将导致严重干扰与速度不稳。
参数配置需匹配实际编码器脉冲数与方向
设置 A1-02=3 并校正A/B相位方向，是确保系统闭环稳定的核心。
维护重点在信号质量与接插件可靠性
PG卡插针若氧化或松动，会造成间歇性断信号，表现为随机“OV”或“PG LOSS”故障。
在工业改造与维修场景中，SI-P1 PG卡可作为PG-A2的完美替代品
对于F7、G7系列变频器用户而言，是一款成本适中、性能稳定、易于替换的解决方案。
十、后记
安川 F7 变频器是工业领域的经典机型之一，至今仍在众多生产线上稳定运行。
PG卡作为矢量控制的神经中枢，其正确选型与接线，是系统稳定性的关键保障。
本文通过对 SI-P1 Ver 3.04 实物与文档的比对分析，证明了其与 PG-A2 完全兼容，并给出了详细的接线图与参数设定方法。
对于现场维修工程师而言，掌握这一兼容关系，不仅能快速恢复系统功能，更能在替换PG卡时节省大量调试时间，极具工程实用价值。
