中国是海洋大国,将来要走向海洋强国。我国对海洋资源的认识正在不断地加深。发展大型海洋工程技术与装备,开发海洋油气将作为我国的重要战略。海底管道是海底油气运输的通道,深水海洋铺管作业目前仅有少数几个国家有相关的技术,是限制我国深海油气资源开发的主要瓶颈之一。我国建造了“海洋石油201”船。201船是世界上第一艘同时具备3000米深水铺管能力、4000吨级重型起重能力和DP3级全电力推进动力定位的深水铺管起重工程作业船。为了可以培训人员、预演方案、降低实船操作训练的风险和提高作业效率,需要通过虚拟现实技术构建海洋铺管起重作业视景仿真系统。张紧器的操作是铺管过程中的重点培训项目。因此,构建一套张紧器半物理仿真系统是项目的重点。张紧器仿真控制系统的建立具有很高的技术难度。本论文分别从张紧器的硬件架构和软件开发两个方面,介绍了张紧器半物理仿真系统的组成,建立了铺管过程中张紧器张力预测的数学模型,设计了张紧器控制台的人机交互界面,并对张紧器仿真控制台与铺管主系统之间的数据传递进行了详细阐述,通过数据采集系统的数据采集和信号传递验证张紧器半物理仿真平台的各项功能。论文研究的主要内容包括:设计张紧器半物理仿真系统的总体结构,构建张紧器半物理仿真系统的硬件系统,设计张紧器远程控制台硬件结构,设计张紧器远程控制台的面板,介绍张紧器远程控制台上元器件的功能及应用;运用自然悬链线理论建立张紧器内部张力预测的数学模型;使用LabVIEW虚拟仪器设计张紧器控制系统的人机交互界面;实现由LabVIEW开发的张紧器控制系统和Visual Studio 2005开发的铺管主系统之间的数据通讯,阐述张紧器仿真控制台与铺管主系统之间需要传递的数据;制定恒张力自动控制方案,计算在正常铺管过程中不同水深下张力值变化曲线和速度值变化曲线。使用NI数据采集卡采集张紧器远程控制台的信号,确保铺管四个过程中张紧器半物理仿真系统的正常运行,从而验证该仿真系统的功能是否得到实现。本论文采用了半物理仿真方法,针对海底管道的铺设过程中张紧器的控制进行了模拟仿真。设计完成的张紧器远程控制台功能符合人员培训的需求,提高了工程技术人员培训的效率,减小了工作人员的训练强度。