油轮货油装卸系统是油轮中的重要部分,整个系统复杂而又特殊,由许多保护子系统和安全子系统构成,如货油装卸控制系统、惰气保护系统、液位测量系统,高位及高高位报警系统等。货油装卸系统的相关子系统众多,各子系统之间的逻辑关系复杂。本文通过对货油装卸系统仿真研究对该系统的自动化、智能化进行探索,通过计算机编程将装卸、惰气、液位、蝶阀、油气和装载计算等子系统集成一体,形成单一综合操作系统,并实现系统连锁、自锁和防止误操作。由微机自动采集装卸作业过程的各有关参数,如液面高度、惰气含氧量、温度和压力等,经过智能模块分析判断后,由相应的执行单元自动完成故障处理与报警等应急措施的操作,并在货油装卸过程中根据采集到的有关参数实时计算并监控船体所受的应力、应变和浮态等,以此指导货油装卸操作过程。可见,货油装卸系统自动化仿真的研究,对于提高液货船装卸油自动化和智能化方面有着重要的意义。本文主要研究分析了货油装卸系统及相关系统的功能模型和工作原理。研究并建立了货油装卸系统及相关子系统各控制单元的数学模型,包括货油阀的模型,货油舱的模型,以及系统信号采集、故障树检测模型,船舶的浮态和总纵强度模型。应用模糊控制理论控制装油速度,基于TCP/IP协议建立了货油装卸系统分布式网络模型,将系统进行模拟仿真。用MCGS组态界面以及SIEMENS S7-300系列PLC开发了货油装卸自动化仿真系统的图形用户界面和系统的全部功能模块。所开发的系统能够完成多种货油装卸方案作业的自动化仿真和货油装卸操作的控制仿真,实现了系统的自动与手动控制切换,故障检测,故障报警、自锁、互锁和防止误操作等功能,并且能够进行船舶在货油装卸操作过程中的浮态和总纵强度的实时仿真和监测。