氯气投加是水厂给水处理工艺中最重要的环节之一，具有有大惯性、大时延的特点，并且其过渡过程时间和纯滞后时间均较长。对于这样一个复杂的工艺过程，目前在国内给水行业中还没有很好的自动控制解决方案。本文通过建立余氯在清水池中混合、停留及反应的过程模型，并在此基础上应用基于前馈一反馈的串级系统的控制方法，提出了一种自动加氯的控制方案：利用串级系统中副回路的快速反应来抑制清水池进水量等因素的突变对系统所造成的高频干扰；主回路则通过建立氯气投加的过程模型，并使用Smith预估器进行预估补偿控制，可以有效地改善系统的控制品质。另外，本文通过建立基于SCADA结构的硬件平台，并结合PLC和组态技术，在工程上实现了对南京市北河口自来水厂氯气投加工艺过程的实时监测及自动控制，使该厂出厂水余氯指标的合格率得到了较大提高。