在2025年，氣動馬達行業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。隨著工業(yè)自動化進程的加速，氣動馬達憑借其獨特優(yōu)勢，如高啟動力矩、良好的過載保護性能以及在復雜環(huán)境下穩(wěn)定運行的能力，在諸多領域得到廣泛應用。在制造業(yè)中，其市場占有率逐年提升，據(jù)不完全統(tǒng)計，在過去幾年內，氣動馬達在工業(yè)驅動設備中的應用占比已從20%增長至30%左右，尤其在對安全性、可靠性要求極高的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，氣動馬達的應用愈發(fā)普遍。
鋁錠鑄造機生產(chǎn)的鋁錠在出廠前需進行打標記錄信息。以往傳統(tǒng)的人工打標方式，存在工作效率低下、工作環(huán)境惡劣以及信息易出錯、無法溯源等問題。例如，人工記錄整垛鋁錠參數(shù)信息時，常常因疲勞或環(huán)境干擾導致數(shù)據(jù)錯誤，影響鋁錠后續(xù)的質量追蹤與管理。隨著工業(yè)化 4.0 的推進，可編程控制器(PLC)及數(shù)字化車間建設為鋁工業(yè)生產(chǎn)加工帶來變革契機。在此背景下，為滿足鋁錠打碼高效、精準、可追溯的需求，一套基于氣動馬達的鋁錠打碼系統(tǒng)應運而生。
該打碼系統(tǒng)通過硬件連線與軟件編程實現(xiàn)控制。當整垛鋁錠移動至打碼工位，接收到鋁錠行走速度、位置定位及方向信號后，自動打碼系統(tǒng)啟動。此時，PLC 發(fā)出信號，電磁閥接收并控制氣缸伸出，氣缸帶動氣動馬達運作。氣動馬達前端的氣動鋼針在約 80 秒內，依據(jù)程序指令進行精確定位移動與高頻率脈沖伸縮，完成鋁錠生產(chǎn)信息的在線自動打碼，如單位名稱、生產(chǎn)日期等，并記錄在鋁錠成品上。同時，系統(tǒng)引入 QR 碼及識別技術，準確記錄整垛鋁錠信息，再基于 TCP/IP 協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸至倉庫管理中心，實現(xiàn)鋁錠信息的在線存儲與出庫流程。
在該控制系統(tǒng)中，經(jīng)綜合考量控制系統(tǒng)對 PLC 的功能要求、所需 I/O 點數(shù)以及現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境，選用西門子 PLC S-200smart。此本地站集成 24 輸入 / 16 輸出共 40 個數(shù)字量 I/O 點，可連接 2 個擴展模塊，具備 RS485 通訊 / 編程口，支持 PPI 通訊協(xié)議、MPI 通訊協(xié)議及自由方式通訊能力，I/O 端子排可便捷整體拆卸。其適用于較高要求的控制系統(tǒng)，擁有更多輸入 / 輸出點、更強的模塊擴展能力、更快的運行速度及更強大的內部集成特殊功能，為精準控制氣動馬達等設備提供有力支持。
當鋁錠垛到達打碼工位，PLC 先給出電磁閥動作信號，氣缸開始工作，向鋁錠垛一側移動 50mm，壓緊裝置下行壓住鋁錠垛，使鋁錠靜止，氣動針頭對準打碼位置。隨后，PLC 發(fā)出氣動馬達信號，氣動馬達輸出脈沖頻率，帶動氣動鋼針高頻率振動打碼。約 80 秒左右，PLC 自動切換至打碼程序，將實時數(shù)據(jù)信息打碼在鋁錠垛上。打碼完成后，信號返回 PLC，數(shù)據(jù)傳輸至倉庫管理中心。接著，打碼工位接收結束信號，PLC 發(fā)出執(zhí)行信號，壓緊裝置抬起，氣缸縮回到指定位置，準備下一次打碼。
在氣動打碼系統(tǒng)運行過程中，控制對象包括電磁閥、氣缸伸出軸、氣動馬達、電磁換向閥、氣動鋼針等，需檢測氣缸伸出極限位置、氣動馬達脈沖信號、打碼位置及 QR 碼位置等參數(shù)。根據(jù)控制要求，整個控制系統(tǒng)輸入點為 6 點，輸出點為 4 點，通過合理的 I/O 地址分配表及硬件接線，保障系統(tǒng)各部件協(xié)調工作，確保氣動馬達在系統(tǒng)中穩(wěn)定運行，實現(xiàn)精準打碼。
氣缸負責將氣源能量轉化為機械能輸出，影響其型號選擇的參數(shù)有缸徑、行程、安裝形式及緩沖形式等。為使氣動馬達帶動氣動鋼針按固定頻率運動，結合工廠實際，選擇單軸氣缸，如亞德客 SC 系列標準氣缸 SC50x80-S。該氣缸由缸體和活塞桿組成，兩端分別設進氣口和出氣口，具有免潤滑、帶固定緩沖及終端可調緩沖的特點，換向平穩(wěn)無沖擊且耐高溫，可長時間工作。通過在氣缸上安裝 2 個磁性傳感器檢測活塞位置，當傳感器向 PLC 控制器發(fā)送信號，方可進行下一步動作。同時，利用 PLC 定時控制氣缸電磁閥通電時間，確保氣動馬達有穩(wěn)定的動力來源進行脈沖伸縮。
氣動馬達安裝于氣缸伸出軸前端，將壓縮空氣壓力能轉換為旋轉機械能，其鋼針直接實現(xiàn)鋁錠在線打碼。氣動馬達具有無極調速、瞬時換向、正反向轉換沖擊小、工作安全(不受振動、高溫、電磁輻射影響)、有過載保護及高啟動力矩可直接帶載荷啟動等優(yōu)點?？紤]到打碼位置準確性和時間對生產(chǎn)效率的影響，選擇葉片式氣動馬達進行高頻率打碼。此外，安裝一個二位三通電磁閥控制馬達旋轉方向，保證其有壓縮空氣供給及殘留空氣排出。
鋁錠打碼系統(tǒng)安裝完成后，對 PLC 控制程序運行進行測試。結果顯示，射頻識別設備靈敏，能精準控制氣缸和氣動馬達動作，實現(xiàn)準確定位。打碼鋼針動作精準，可達到預期打碼效果，打碼在鋁錠上的產(chǎn)品信息尺寸約 60×40mm，打印時間在預定的 80 秒內，精確度高，系統(tǒng)設備安裝合理，充分驗證了氣動馬達在系統(tǒng)中的性能可靠性。
經(jīng)硬件安裝測試和 PLC 控制程序調試，實現(xiàn)氣缸和氣動馬達準確定位以及打碼鋼針精準動作。該氣動在線打碼系統(tǒng)已在某鋁錠制造企業(yè)實際應用，與上一工序碼垛裝置協(xié)同良好。實踐表明，該裝置適應能力強、體積小、安裝便捷靈活，質量標準符合鋁錠行業(yè)生產(chǎn)需求。可在控制柜模擬打碼效果，便于觀察。能連續(xù)工作24小時以上，具備造字程序、自動記憶打碼數(shù)據(jù)及狀態(tài)、流水號數(shù)等功能。鋁錠打碼完成后，打碼信息可傳輸至倉儲管理系統(tǒng)，便于追溯。《2025-2030年中國氣動馬達行業(yè)發(fā)展趨勢分析與未來投資研究報告》指出，設備單套售價6 - 8萬，每月節(jié)省4人工資約2萬，每年可節(jié)約人力成本24萬，展現(xiàn)出顯著的經(jīng)濟效益與實用價值。
綜上所述，基于氣動馬達的鋁錠打碼系統(tǒng)順應2025年氣動馬達行業(yè)發(fā)展趨勢，成功解決鋁錠打碼難題。通過合理的系統(tǒng)設計，從PLC選型、軟件流程控制到I/O 地址分配，以及關鍵部件氣缸和氣動馬達的精準選型，再經(jīng)嚴格的仿真測試與企業(yè)生產(chǎn)應用驗證，實現(xiàn)了打碼的高效、精準與可追溯。該系統(tǒng)不僅提高鋁錠生產(chǎn)質量和效率，節(jié)約人力與經(jīng)濟成本，推動企業(yè)發(fā)展，還為其他鋁加工行業(yè)自動打碼系統(tǒng)改進提供借鑒，具有廣闊的應用前景和積極的社會效益，在工業(yè)自動化進程中具有重要意義。
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