本文以某汽车空调压缩机厂为例进行研究，该工厂年生产能力为10万台，压缩机在出厂前要经过严格的性能测试。在空调测试系统使用前，由于每一项测试都是独立进行，相互之间需要人工过渡，所以虽然采用了全流水线作业，在检测时间上仍然难以满足每天近300台的生产量。针对厂家需求，本文设计了基于PLC（可编程逻辑控制器）和OP（操作面板）的汽车空调压缩机测试系统，实现真空泄漏测试、高压泄漏测试、填充效率测试以及离合器测试等测试功能。试验结果表明，汽车空调测试系统能满足测试需求。

    一、工艺设计
    根据测试要求，本文进行的工艺设计，如图1所示。测试系统工艺上整合了抽真空装置（真空泵）、注油装置（注油泵）、注氮气装置（高压氮气瓶）、运转装置（变频电机、皮带轮）和检测装置（变送器），8个气动截止阀控制各管路的通断。

    工艺设计中充分考虑了各测试项目的要求和特点，通过各装置的协调工作能完成所有测试项目。

    二、控制流程
根据测试要求，对图1中各装置设计如下控制流程，真空泵和注油泵保持常开。

1.真空泄漏测试
开阀1、2、8；真空度变送器测试到真空度为-0.088～-0.090MPa，关阀2；延时3s，真空度变送器测试真空度下降值：<1kPa，合格；>1kPa，报警；关阀1、8。
2.注油
3.注氮气
开阀4、6；压力变送器测试到压力为0.2MPa时关阀4、6。
4.填充效率及高压泄漏测试
开电机以及开阀4、5，接通离合器；压力变送器测试到压力为0.9MPa时，断开离合器；延时3s后，压力变送器测试压力，当压力≥0.84MPa，视为合格，否则报警，同时关阀4、5。

5.离合器测试
开阀1，接通离合器0.2s，断开离合器0.2s，连续接通和断开共50次后，通过电流变送器测试电机电流变化。每次通断之间有明显变化的，视为合格，否则报警同时关阀1以及关电机。

到此完成一台压缩机的自动测试。若测试过程中出现某项不合格而报警，该台压缩机的测试自动中止。

三、硬件配置
1．选型
为完成上述控制流程，选用西门子SIMATICS7-300型PLC进行自动控制。所选CPU为313C型，该CPU的特点是自带24点数字量输入、16点数字量输出、5点模拟量输入、2点模拟量输出的输入输出模块。CPU工作内存为32KB，扫描速度为0.1ms/1000指令行。

同时选用西门子170T3型OP，该操作面板包括液晶显示屏和若干功能键，在系统中实现上位机功能。OP与PLC相连，由PLC程序控制的系统变量变化能在OP显示屏上实时显示，同时通过OP功能键可以改变PLC程序中的测试参数。

2．输入输出配置
根据自动控制需要，对PLC的输入输出进行配置如图2所示。控制系统包括：3点从数字量输入，来自2个控制按钮（开始、结束）和模式转换开关；3点从模拟量输入，分别来自压力变送器、真空度变送器、电流变送器，均为4～20mA电流信号；13点从数字量输出，控制8个气动截止阀、电机、真空泵、注油泵、离合器和报警器的开关；1点从模拟量输出为电机转速设定值，4～20mA的电流信号，输出到变频器控制电机转速。

通过图2所示的硬件配置，PLC就能对各装置的运行状态进行统一控制，让它们协调运转，自动完成各项测试。

四、软件编程
1．PLC编程
根据测试系统的控制流程和硬件配置，设计PLC控制程序。程序流程如图3所示，功能描述如下：

（1）初始化：在PLC加电时根据各个变量状态设置标志位。仅在第1个扫描周期执行。
（2）手动模式：若模式位为0，则执行手动模式子程序：复位所有变量，不执行任何自动测试指令，自动控制按钮无效。PLC程序空转。
（3）准备状态：若模式位为1，则进入自动模式，执行测试准备指令，等待控制按钮启动测试。
（4）控制按钮：“开始”和“结束”2个控制按钮产生脉冲信号瞬时置位PLC中对应地址。PLC高速（0.1ms/1000指令行）循环扫描主程序，能够捕捉地址位的瞬时变化，从而实时执行相应的启动或中断指令以开始或结束测试。
（5）逐步测试：自动测试的每一步为一子程序。各步子程序在主程序中依次调用。给每一步设置一标志位作为触发条件，在每一步的开始判断该步标志位是否为1，是执行该步，不是跳出。在每一步的最后将该步标志位置0将下一步标志位置1。这样就实现了在主程序快速循环扫描的情况下依次进行各步测试。
（6）报警：若某项测试不合格，则置位报警位，声光报警。同时复位所有步标志位，不再进行后续测试，保持当前报警状态，便于测试人员查找原因。
（7）结束本次测试：为一子程序，用于复位报警位、消除系统内高真空或高压、各装置回复准备状态。若各项测试均合格，则自动执行该子程序；若某项不合格报警或需要突然中止测试，则通过“结束”按钮执行该子程序。

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