信物名称：

三峡船闸工控系统中的可编程逻辑控制器（PLC）

信物年代：

2022年

信物印迹：

以科技创新守护三峡船闸本质安全

三峡工程是长江航运的重要枢纽。长江作为一条巨大的交通动脉，其通畅与否，直接关系到沿江地区的经济发展和社会安定。三峡工程早在设计之初，就对航运方面作了充分而科学的论证。三峡双线五级船闸、三峡升船机，是三峡枢纽工程的重要组成部分。作为世界上连续级数最多、总水头和级间输水水头最高、技术最复杂的内河船闸，三峡双线五级船闸是长江大动脉上的“要津”。

三峡双线五级船闸是全球最繁忙、技术最复杂的内河船闸。以2023年为例，当年三峡船闸运行11066闸次，通过量1.69亿吨，创历史纪录。

船闸水头差113米，闸室、水位、阀门紧密耦合。船队过闸单程需操作500多道指令，涉及海量数据代码。

船闸控制系统的核心组件是可编程逻辑控制器（PLC）。

啥是PLC？简单来说，它通过预先编写程序，给机器“定规矩”，让其自动运行。例如，智能家居可基于PLC实现“如果天黑且有人经过，就开灯”。

“航运‘要津’事关国计民生，一定要掌握在自己手中。”三峡集团所属流域管理中心枢纽管理部副主任专业师朱华伟说。

为何要做自主可控改造？我们从两扇门、一池水说起。

三峡船闸“人字闸门”，单扇门高38.5米、宽20.2米，左右门叶的错位必须控制在几个毫米内，否则水力冲击极易引发设备故障。

研发团队将20年数据经验量化成算法，每个闸首由300多个测点增加到700多个，通过自动跟踪动作、动态修正误差，“指挥”两扇闸门精准同步，将以前近10毫米的误差，缩小至2—5毫米。

“以前数据一旦异常，只能靠人拿着笔记本电脑联机逐点排查。改造后，控制系统实现自诊断，将故障定位时间从4小时缩短至15分钟。”朱华伟介绍。

船过闸门，水面平稳。

这背后，单级闸室最大工作水头45.2米，水位升降时，水面波动强烈，需等到水位平齐后，方能开启闸门。

水位何时能平齐？

传统测量误差一度为10厘米。“水位测量不准，影响开门时长。对此，我们对波动特性进行分析，优化滤波算法，将误差降至5厘米以内。”朱华伟说。

控制系统，复杂精细。改造之初，困难重重。

500多道控制流程需紧密衔接，操作频率以秒级计。厂商没有成熟方案可循，怎么办？

“三峡特色是和世界级难度‘过招’。”朱华伟说。这一次，朱华伟牵头的研发团队想法超前：再造一个“三峡船闸”。

2022年末，经过一年的研发调试，国内首个船闸自主可控仿真平台——三峡船闸工业控制系统自主可控仿真测试平台应运而生，该平台具有完全自主知识产权。

打开电脑、轻点鼠标，一座数字仿真船闸映入眼帘。小到充水特性，大到五级闸室联动策略，一切都可以在线上“预演”。

2023年，三峡船闸货运量再创历史新高。“这一年，数字仿真船闸比真实船闸还要忙！”

在仿真平台上，团队模拟了诸多极端工况：两倍于常规运行的强度、传感器失灵……一边测，一边改，锻造可靠系统。

以冗余热备为例，该项功能是船闸安全的“基石”。简单来说，如主控制系统宕机，备用系统可迅速补位。听起来简单，但这背后涉及海量数据和管理权限切换，哪些数据移交、哪些流程不变、哪个环节需人为确认？

团队“死磕”一道道细节，最终实现两套系统快速交接、无扰过渡。

整整一年，充分的“预演”让船闸工控系统现场安装调试打下“有准备之仗”。

2003年，三峡船闸首次运行前，安装调试历经9个月。

这一次，是45天。

“工控系统改造的研发团队核心成员有20多名，跨越计算机、自动控制、水动力学等多学科。我们团队里既有参与过当年船闸建设的‘老三峡’，也有刚毕业的博士。”朱华伟说。

在他看来，自己蹚出的路，才是最好的路。

凭着不循旧例、只求解法的决心，研发团队从底层代码、一线调研、单个厂家开始，一段段接起我国船闸工控系统供应链，实现船闸工控系统从“人有我用”走向“人有我优”。

“这是一个很垂直的行业，研发生态和场景底子薄，我们只有自力更生、共同成长，才能将创新之路走宽走长。”朱华伟说，“只有做到本质安全，我们才敢说把大国重器牢牢掌握在自己手里。”

在三峡工程博物馆，记者有幸见到PLC部分组件。

那是几十厘米见方的黑色立方体，朴实平常，过目即忘。可它见证了三峡人以千分位、万分位为精度，携手产业伙伴，求索航运安全与效率的创新征程。

✦

值总：王东红  陈晓英

编辑：李雷  任贤美编：魏小默