在2025年，氣動馬達行業呈現出蓬勃發展的態勢。隨著工業自動化進程的加速，氣動馬達憑藉其獨特優勢，如高啟動力矩、良好的過載保護性能以及在複雜環境下穩定運行的能力，在諸多領域得到廣泛應用。在製造業中，其市場占有率逐年提升，據不完全統計，在過去幾年內，氣動馬達在工業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環節，氣動馬達的應用愈發普遍。

  一、鋁錠打碼系統需求背景與現狀分析

  鋁錠鑄造機生產的鋁錠在出廠前需進行打標記錄信息。以往傳統的人工打標方式，存在工作效率低下、工作環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信息時，常常因疲勞或環境干擾導致數據錯誤，影響鋁錠後續的質量追蹤與管理。隨著工業化 4.0 的推進，可編程控制器(PLC)及數位化車間建設為鋁工業生產加工帶來變革契機。在此背景下，為滿足鋁錠打碼高效、精準、可追溯的需求，一套基於氣動馬達的鋁錠打碼系統應運而生。

  二、鋁錠打碼系統中氣動馬達的總體設計方案

  該打碼系統通過硬體連線與軟體編程實現控制。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後，自動打碼系統啟動。此時，PLC 發出信號，電磁閥接收並控制氣缸伸出，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，依據程序指令進行精確定位移動與高頻率脈衝伸縮，完成鋁錠生產信息的在線自動打碼，如單位名稱、生產日期等，並記錄在鋁錠成品上。同時，系統引入 QR 碼及識別技術，準確記錄整垛鋁錠信息，再基於 TCP/IP 協議將數據傳輸至倉庫管理中心，實現鋁錠信息的在線存儲與出庫流程。

  三、氣動馬達控制系統的關鍵組成部分

  (一)PLC 的選型對氣動馬達控制的重要性

  在該控制系統中，經綜合考量控制系統對 PLC 的功能要求、所需 I/O 點數以及現場生產環境，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 通訊協議、MPI 通訊協議及自由方式通訊能力，I/O 端子排可便捷整體拆卸。其適用於較高要求的控制系統，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。

  (二)系統軟體對氣動馬達運作的流程控制

  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。隨後，PLC 發出氣動馬達信號，氣動馬達輸出脈衝頻率，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，將實時數據信息打碼在鋁錠垛上。打碼完成後，信號返回 PLC，數據傳輸至倉庫管理中心。接著，打碼工位接收結束信號，PLC 發出執行信號，壓緊裝置抬起，氣缸縮回到指定位置，準備下一次打碼。

  (三)I/O 地址分配與接線保障氣動馬達系統穩定運行

  在氣動打碼系統運行過程中，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、氣動馬達脈衝信號、打碼位置及 QR 碼位置等參數。根據控制要求，整個控制系統輸入點為 6 點，輸出點為 4 點，通過合理的 I/O 地址分配表及硬體接線，保障系統各部件協調工作，確保氣動馬達在系統中穩定運行，實現精準打碼。

  四、氣動馬達在鋁錠打碼系統中的應用要點

  (一)氣缸選型對氣動馬達工作的影響

  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有缸徑、行程、安裝形式及緩衝形式等。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杆組成，兩端分別設進氣口和出氣口，具有免潤滑、帶固定緩衝及終端可調緩衝的特點，換向平穩無衝擊且耐高溫，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，確保氣動馬達有穩定的動力來源進行脈衝伸縮。

  (二)氣動馬達選型的關鍵因素

  氣動馬達安裝於氣缸伸出軸前端，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、正反向轉換衝擊小、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點。考慮到打碼位置準確性和時間對生產效率的影響，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。

  五、鋁錠打碼系統中氣動馬達的仿真與調試成果

  (一)系統仿真測試驗證氣動馬達性能

  鋁錠打碼系統安裝完成後，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，打碼在鋁錠上的產品信息尺寸約 60×40mm，列印時間在預定的 80 秒內，精確度高，系統設備安裝合理，充分驗證了氣動馬達在系統中的性能可靠性。

  (二)企業生產應用展現氣動馬達系統優勢

  經硬體安裝測試和 PLC 控制程序調試，實現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已在某鋁錠製造企業實際應用，與上一工序碼垛裝置協同良好。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生產需求。可在控制櫃模擬打碼效果，便於觀察。能連續工作24小時以上，具備造字程序、自動記憶打碼數據及狀態、流水號數等功能。鋁錠打碼完成後，打碼信息可傳輸至倉儲管理系統，便於追溯。《2025-2030年中國氣動馬達行業發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，每月節省4人工資約2萬，每年可節約人力成本24萬，展現出顯著的經濟效益與實用價值。

  綜上所述，基於氣動馬達的鋁錠打碼系統順應2025年氣動馬達行業發展趨勢，成功解決鋁錠打碼難題。通過合理的系統設計，從PLC選型、軟體流程控制到I/O 地址分配，以及關鍵部件氣缸和氣動馬達的精準選型，再經嚴格的仿真測試與企業生產應用驗證，實現了打碼的高效、精準與可追溯。該系統不僅提高鋁錠生產質量和效率，節約人力與經濟成本，推動企業發展，還為其他鋁加工行業自動打碼系統改進提供借鑑，具有廣闊的應用前景和積極的社會效益，在工業自動化進程中具有重要意義。