科学技术的不断进步,推动着工业技术的发展。随着技术的不断发展与创新,越来越多高性能的产品被制造出来。然而对新产品的研发和技术理论的深入创新研究往往需要投入巨大的费用,而且有时存在无法避免的资源浪费情况,因此,研究设计模拟系统得到人们的重视。工业领域模拟实验平台的研究主要集中在负载模拟器的研究,它是一种对实际工业现场中的各种负载进行精确模拟的系统。本文研究与设计的卷取负载模拟器的主要目的是模拟实际卷取控制过程,使得研究设计人员可以方便地获取大量的实验数据,为研究设计新的卷取控制系统提供试验平台,并且减少研究成本,提高研究效率。本文设计的卷取负载模拟器主要是对热轧生产线卷取控制过程的模拟,因此设计了基于西门子运动控制器SIMOTIOND的卷取张力控制系统和基于STM32系列单片机的负载模拟系统。卷取张力控制系统SIMOTIOND控制S120变频器驱动永磁同步电机实现卷取控制功能;负载模拟系统采用有源逆变的方式产生负载电流,并且基于PI控制算法实现对直流电机电枢电流的控制,模拟出卷取负载力矩,加载于作为模拟卷取电机的永磁同步电机上。本文首先对某钢铁厂的热轧卷取生产线卷取工艺、卷取机控制过程和现场的实际数据进行了分析,建立了卷取负载数学模型。其次,设计了卷取负载模拟器,包括基于西门子运动控制器SIMOTIOND的卷取张力控制系统和基于STM32系列单片机的卷取负载模拟系统。接着,对负载模拟系统控制板硬件进行了设计,并对基于PI控制算法的电流调节器软件做了设计。最后,负载模拟器试验,完成对本文设计的卷取负载模拟器的验证。结果表明本文设计的卷取负载模拟器不仅能够实现对卷取负载的模拟而且完成了恒张力卷取控制功能,为进一步对卷取控制系统的研究与设计建立了良好的试验基础。