一、引言：PG 卡在變頻器控制系統中的作用
在現代矢量控制變頻器系統中，PG（Pulse Generator，脈沖發生器）卡扮演著關鍵角色。
它作為變頻器與電機編碼器之間的接口，負責采集電機轉軸的旋轉信號并反饋給主控單元，從而實現閉環矢量控制、零伺服定位及轉速恒定控制等高級功能。
在安川 Varispeed F7 系列變頻器中，PG卡不僅是選配件，更是實現高性能控制的基礎。
通過PG反饋，變頻器可以準確檢測電機的實時轉速和相位，實現與標準伺服系統相媲美的速度響應與穩態性能。
本文將以實物 SI-P1 Ver 3.04 PG卡（代碼73600-C0333 / SIP-901） 為研究對象，結合 F7 說明書中PG卡章節內容，對該卡的結構、兼容性、接線方式、參數設定及實際應用進行系統分析與經驗總結。
二、PG卡分類與技術原理
1. PG卡的基本功能
PG卡的核心作用是接收來自增量式編碼器的A、B、Z三相信號，并將其轉換為變頻器主控CPU可識別的高速脈沖反饋數據。
通過這些反饋信號，變頻器可實時計算電機轉速、轉向和角度偏差，實現：
PG卡的精度、抗干擾性、信號延遲等性能，直接決定了系統的動態響應能力與運行穩定性。
2. 安川F7系列常見PG卡類型
| 型號 | 信號類型 | 電源電壓 | 主要用途 | 特點 |
|---|
| PG-A2 | 差分TTL（A/Aˉ、B/Bˉ、Z/Zˉ） | +5 V | 標準增量編碼器 | 最常用，適配絕大多數編碼器 |
| PG-B2 | 集電極開路（A/B單端） | +12 V | NPN集電極輸出編碼器 | 適合抗干擾環境較差的場合 |
| PG-D2 | 推挽輸出（正交A/B/Z） | +15 V | 工業高壓抗干擾型編碼器 | 適合長距離傳輸 |
| PG-X2 | 高速TTL輸入 | +5 V | 高速響應控制系統 | 常用于高分辨率伺服反饋 |
這四類卡涵蓋了從低速泵控到高速張力控制等多種應用環境。
它們的差異主要體現在信號類型、電壓等級和應用方向上。
三、SI-P1 Ver 3.04 的定位與兼容性分析
雖然安川官方說明書中未直接列出“SI-P1”型號，但從硬件結構與接口定義可以確認：
SI-P1 Ver 3.04 卡是 PG-A2 的 OEM 等效版本。
這一結論主要基于以下幾點：
信號形式一致
SI-P1 提供 A、/A、B、/B、Z、/Z 六路差分輸入，完全符合 TTL 線驅動標準，與 PG-A2 的接口定義完全相同。
供電電壓一致
卡上內置 +5V 穩壓電源（最大輸出 200mA），僅適配 TTL 編碼器，不支持 12V 或 15V 型。
安裝接口相同
卡體背面的連接排針與 F7 控制板 CN5 插槽匹配，物理尺寸及針腳定義與 PG-A2 完全相同。
固件版本標識 Ver 3.04
該版本對應安川在2000年代初發布的 F7 矢量控制固件時代，與 PG-A2 的硬件時間線一致。
因此，SI-P1 可以視為 PG-A2 的等效卡，在功能、接線、參數設定上完全一致。
四、PG卡與編碼器接線詳解
1. 端子定義（參考實物與說明書）
| 端子號 | 名稱 | 功能 | 說明 |
|---|
| 1 | +5V | 編碼器供電正極 | 提供+5V直流電，最大200mA |
| 2 | 0V | 電源地 | 與編碼器電源地共地 |
| 3 | A | A相信號輸入 | 差分正信號 |
| 4 | /A | A反相信號輸入 | 差分負信號 |
| 5 | B | B相信號輸入 | 與A相移90° |
| 6 | /B | B反相信號輸入 | 差分負信號 |
| 7 | Z | 零位信號輸入 | 每轉一次脈沖 |
| 8 | /Z | 零位反相信號輸入 | 可選連接 |
| FG | 屏蔽接地 | 接編碼器屏蔽層 |
|
建議：采用雙絞屏蔽線，A/Aˉ、B/Bˉ、Z/Zˉ 各為一對，線徑 AWG22~24。屏蔽層僅在 PG卡端接地。
2. 典型接線圖
編碼器端 SI-P1 PG卡端
+5V ───────────→ 1 (+5V)
0V ───────────→ 2 (0V)
A ───────────→ 3 (A)
Aˉ ───────────→ 4 (/A)
B ───────────→ 5 (B)
Bˉ ───────────→ 6 (/B)
Z ───────────→ 7 (Z)
Zˉ ───────────→ 8 (/Z)
屏蔽層 ────────→ FG（接地）
這種標準的差分接線方式能有效抑制干擾，確保高速脈沖信號的完整性。
3. 電氣連接注意事項
五、參數設置與調試步驟
為了讓PG反饋在變頻器內部正確生效，需要對參數進行以下配置：
| 參數編號 | 名稱 | 設定值 | 說明 |
|---|
| A1-02 | 控制模式選擇 | 3 | 帶PG矢量控制 |
| F1-01 | 編碼器每轉脈沖數 | 根據實際編碼器設定，如1024 |
|
| F1-03 | PG信號輸入方式 | 0 | 差分信號輸入 |
| E1-04 | 旋轉方向 | 0或1 | 視電機正反向確定 |
| U1-05 | 實際轉速監視 | - | 調試時用于確認反饋正確 |
調試建議：
空載運行檢查
通電后，使用操作器監視U1-05轉速值，確認旋轉方向正確。
閉環模式啟用
將A1-02設為3后，重新上電啟動；電機應能平滑起動且無抖動。
零伺服調節
若需靜止定位功能，可開啟零伺服模式，通過F1-05~F1-07參數進行微調。
六、實測經驗與案例分析
在實際維修與改造過程中，SI-P1 PG卡常見于安川F7、G7、V7及部分OEM變頻器中。以下為典型案例：
案例一：F7 + 1024PPR 編碼器速度環調試
某自動化生產線的主驅動采用 Varispeed F7 37kW 機型。原系統PG卡損壞后更換為 SI-P1 Ver 3.04，參數如下：
案例二：PG方向錯誤導致振動
在一臺提升機控制系統中，PG接線A/B對調，導致變頻器誤判旋轉方向，運行出現周期性振動。
解決方案：交換A與B通道即可恢復正常。
案例三：抗干擾措施不當引起的速度漂移
現場采用4對非屏蔽線接PG卡，距離約15米，運行時電機速度波動±5%。更換為雙絞屏蔽線并單端接地后，波動降至±0.2%。
由此可見，接線工藝對系統性能影響極大。
七、PG卡信號質量檢查與維護
為了保證系統長期穩定運行，應定期對PG信號質量進行檢測：
使用示波器檢查A/B波形
確認占空比接近50%，相位差90°。若波形畸變或毛刺，說明存在接地干擾或線纜破損。
監控變頻器反饋轉速
在無負載恒速運行下，U1-05的轉速應穩定。若出現抖動或波動，需檢查PG卡與編碼器連接。
清潔維護
PG卡上有高密度IC與濾波電容，使用時避免潮濕與粉塵。定期使用無水酒精清潔插槽觸點。
八、SI-P1 與 PG-A2 的信號對照表
| 功能 | SI-P1端子 | PG-A2端子 | 備注 |
|---|
| +5V | 1 | 1 | 編碼器供電 |
| 0V | 2 | 2 | 電源地 |
| A | 3 | 3 | 差分正 |
| /A | 4 | 4 | 差分負 |
| B | 5 | 5 | 差分正 |
| /B | 6 | 6 | 差分負 |
| Z | 7 | 7 | 可選零位 |
| /Z | 8 | 8 | 可選零位反相 |
| FG | FG | FG | 屏蔽接地 |
兩者定義完全相同，可直接互換使用。
九、結論與技術總結
SI-P1 Ver 3.04 是 PG-A2 的OEM兼容型號
信號類型、端子定義、功能邏輯均完全一致，可直接用于安川 Varispeed F7 系列。
接線關鍵在于差分信號匹配與屏蔽接地
錯誤接地或非屏蔽線將導致嚴重干擾與速度不穩。
參數配置需匹配實際編碼器脈沖數與方向
設置 A1-02=3 并校正A/B相位方向，是確保系統閉環穩定的核心。
維護重點在信號質量與接插件可靠性
PG卡插針若氧化或松動，會造成間歇性斷信號，表現為隨機“OV”或“PG LOSS”故障。
在工業改造與維修場景中，SI-P1 PG卡可作為PG-A2的完美替代品
對于F7、G7系列變頻器用戶而言，是一款成本適中、性能穩定、易于替換的解決方案。
十、后記
安川 F7 變頻器是工業領域的經典機型之一，至今仍在眾多生產線上穩定運行。
PG卡作為矢量控制的神經中樞，其正確選型與接線，是系統穩定性的關鍵保障。
本文通過對 SI-P1 Ver 3.04 實物與文檔的比對分析，證明了其與 PG-A2 完全兼容，并給出了詳細的接線圖與參數設定方法。
對于現場維修工程師而言，掌握這一兼容關系，不僅能快速恢復系統功能，更能在替換PG卡時節省大量調試時間，極具工程實用價值。
