本文基于为国内某钢铁公司设计冷轧带钢卷取张力控制系统为依托，对其带钢卷取张力控制系统进行了详细的分析，在仔细查阅和研究国内外带钢卷取张力控制设备及技术的前提下，本系统应用了西门子S7-300PLC为整个系统的核心控制装置，主要用于完成对系统数据的处理及现场传动装置的监控和调节；然后又选用了西门子SIMOVERT MASTERDRIVES6SE70系列矢量控制变频器为卷取机主传动装置，该矢量变频器带有多种速度和转矩闭环控制功能，对异步电机转速和转矩的处理十分有利。最后利用组态软件WinCC将所开发的上位监控系统应用于冷轧带钢卷取张力控制系统上，使工作人员可以方便地对现场的生产情况及设备的工作状态进行实时的监控和调节，实现了系统的网络化控制及系统故障报警等功能。本文具体主要进行了下列的研究：1）依据冷轧带钢卷取控制系统的控制任务及工艺要求，分析了冷轧带钢卷取张力产生的机理及数学模型，并在此基础上阐述了冷轧带钢卷取恒张力控制的基本原理和方法，提出了实现带钢卷取张力控制系统的设计方案。2）依据带钢卷取张力的数学模型及系统所采用的间接恒张力控制方法，分析了卷取过程中卷径变化与动态力矩补偿问题及解决方案。3）详细介绍了西门子S7-300PLC、SIMOVERT MASTERDRIVES6SE70系列矢量变频器及光电脉冲编码器的基本结构、原理、功能以及特性；给出了系统硬件设备的选型和系统功能参数设定，并在此基础上完成了带钢卷取张力控制系统的硬件设计。4）利用S7-300PLC自带的STEP7编程软件进行了整个系统的硬件组态，并通过该软件进行了带钢卷取张力控制系统的主程序、转矩闭环及通信程序的设计，最后根据系统工艺要求，在装有WinCC的工控机设计了上位监控系统，从而完成了整个冷轧带钢卷取张力控制系统的设计。