水是城镇建设与发展中所依赖的基础性资源，随着城镇规模的扩大和居民生活质量的提高，人们对用水安全和用水质量日渐关注；水厂的水处理设备不断增多和自动化程度日新月异的同时，设备运行的能耗也在增高，这已逐渐成为抬高水厂运营成本的主要原因。所以在保证供水质量，利用新的技术对水厂设备进行改造升级的基础上，能够进一步降低设备运行能耗、创造更大经济效益就变得尤为重要。本文通过研究水厂现有的控制方式，针对分布式控制的开放性与低成本优势，以及可靠的层级结构，提出结合PLC和现场总线技术的水厂分布式自动控制系统方案，设计具有较高兼容性和可靠通讯的控制系统，使系统易于兼容新设备和升级改造；通过研究水厂现有的供水方式，对传统的手动调节控制和恒压控制的方式的缺点进行分析，针对恒压供水方案在用水量峰值波动较大的情况下，能耗较高和管网漏损严重的不利因素，在恒压供水方案的基础上进行优化，确定了变压变量供水的改进方向，同时，对多个变压变量供水的可行方案进行比较，针对中小城镇的设备运行和管网现状提出了分时段变压变量的供水方式。本文基于西门子S7-300系列控制器和模块，完成了PLC和变频器“一拖三”方式控制水泵变频运行的硬件电气设计，通过西门子S7-300程序设计软件，实现了供水系统以PID的方式调节供水压力的控制方案。使用“组态王”软件完成上位机的监控系统设计，达到人机交互，易于控制的目的。并针对凤翔水厂的实际工程，对自动化控制方案进行系统的分析，最终对系统投用后的效果进行了讨论。该控制系统相比传统水厂供水系统的自动化控制系统，能耗明显降低，达到了节省运营成本和管网漏损，同时提高供水质量的目的，在中小城镇的水厂自动控制系统有着良好的应用前景。