传统粗纱机机械结构复杂、控制精度低,不方便纺纱工艺调整,而现代新型粗纱机采用变频或伺服系统,但是工艺调整,特别是卷绕成形还是比较麻烦,两者均不适于教学和科研使用。针对这一问题,结合现代数字化控制技术,本文设计开发了一种适用于教学和科研的粗纱试验机,并就该粗纱试验机的控制系统方案进行了重点设计与实现。论文主要研究内容和取得的成果如下：(1)根据粗纱试验机简化机械机构的情况,设计所用的控制系统方案。粗纱试验机的前两个罗拉、后两个罗拉、锭翼机构、筒管卷绕机构以及龙筋升降机构分别采用独立的伺服控制。控制系统采用可编程控制器、伺服系统、触摸屏、串口通信等数字化控制技术,构建了适用于该粗纱试验机的控制系统硬件平台。该控制系统以PLC为主控单元,触摸屏为人机界面,下位机采用伺服系统独立驱动各机械机构。PLC从触摸屏中获取纺纱工艺参数,按控制系统数学模型进行计算得各伺服电机的转速与位置参数,PLC与伺服系统之间采用RS-485总线通信方式进行数据传输,完成PLC对伺服电机的控制,从而实现了牵伸、加捻、粗纱卷绕成形以及在线纺纱工艺调整。试验表明,论文所设计实现的控制系统能够满足粗纱试验机的功能。(2)结合粗纱试验机工艺要求,建立了各个伺服电机转速的数学模型。其中罗拉、锭翼数学模型主要根据机构传动推导得来；筒管以及龙筋机构的数学模型涉及粗纱卷绕直径,本文在粗纱层厚度近似地按等差级数递增的规律的基础上,推导了粗纱的轴向、纵向卷绕密度,并引入了根据原料情况的修正系数,建立了筒管卷绕模型。纺纱实践表明,采用论文提出的数学模型,粗纱卷绕成形良好。(3)编制了粗纱试验机软件系统,主要包括人机界面程序设计、PLC程序设计等,其中人机界面的设计主要实现参数设置、设备操作、运行监控以及张力控制等的功能；PLC程序设计主要实现纺纱工艺计算、纺纱过程控制以及设备故障处理等的功能。通过软件程序的设计和调试,结果表明该软件系统能很好实现粗纱试验机设计的各主要功能。(4)论文对所设计的粗纱试验机控制系统进行了程序的调试以及纺纱试验。通过程序调试、优化,对出现的问题及时解决,达到了较好的纺纱效果,并给出了各个纺纱工艺参数的设置范围,表明整个控制系统的有效性。综上所述,本文设计的粗纱试验机控制系统应用在粗纱试验机上技术方案是可行的,硬件选择合适,机器运行稳定；基于所建立的数学模型编写的程序,各机械机构能够协调运转,纺出的粗纱卷绕成形良好,成纱质量良好：人性化触摸屏操作界面设计,纺纱工艺的调整方便快捷,较好的满足了教学和科研所需。