常规的二次供水泵房的自动化控制系统，由传感器、PLC、变频器、执行机构（变频器、水泵启停、阀门开度）等几部分构成，整个系统的控制中枢是PLC。二供控制系统的开发商，根据预定的控制逻辑和控制策略，用PLC编程工具对PLC进行编程。运行时，PLC程序采集传感器输入信号，进行运算，计算结果输出，通过执行机构进行控制。
PLC的重要性无需赘言，但说到底，对PLC的操作仍是比较低级的、面向计算机内存/外村寄存器的操作。PLC本身的算力和系统资源不足，无法支撑更多的边缘计算的能力，或者说即使有能力，实现起来也受到各种限制，非常困难，难以普及。二供泵房的自动系统，就是非常典型的案例。
在二供泵房自控系统里，PLC能够完成按时间、压力、流量、液位等等参数，计算水泵启停和阀门开闭的时机，并通过变频器和开关完成实际的控制这样的简单需求。但如果有一个用C或者Python写的、更高级、更全面的应用于二供泵房整体节能优化、降低对管网冲击压力的综合性的优化算法，那现有的PLC环境，就无法支撑。当然，如果硬要用PLC的IEC61131-3的五种编程方式去实现，也许可能，但太复杂繁琐，相当于用汇编而不是PythonhuoJava，去写人工智能的模型算法或者网页的框架，无人会这样做。最终形成的结论就是，用PLC，只能完成基础的控制与优化，但无法进行更深层次的优化。
其实，不仅是在二次供水泵房自控系统的改造和优化场景遇到难题，推而广之，在各行业所有用到PLC的自控系统，在其改造过程中，都会遇到同样的难题。
近年来，在住建部的强制要求下，全国性的二次供水泵房由收归水务公司管理的进程正在逐渐展开。由于水司无法照搬以前物业管理“本地有人值守”的管理模式，为提高运营效率，必须采用无人值守的方式，这就需要在各泵房加装能够监视现场设备运行和动力环境设备运行的网关。
目前，水务公司对网关的功能需求，集中在常规设备的数据接入、汇聚与上传，达到远程控制中心能够通过网关，对现场及现场设备进行监控的目的。如果所采用的网关，能够有富裕的边缘计算能力，那同时实现对二供泵房自控系统的优化，就有了现实的可能性，CS系列边缘计算网关就沿着这样的路径，在完成常规的二供泵房监控之外，通过与PLC协调配合模式，实现对自控系统的深度优化。
CS网关与PLC协调配合对自控系统优化的模式，主要分为如下步骤：
1、数据获取：
1.1、通过与PLC交互，获取PLC所采集的所有现场AI/DI数据
1.2、为实现优化效果而新增的设备的AI/DI数据，直接接入通信柜中的网关，这样可以保证现场原控制柜的接线不变，大大提高施工效率和准确性、降低施工难度，缩短停水时间
2、数据应用：
运行在网关中的Python优化算法，调用网关提供的数据API，进行计算，得出相应的控制（AO/DO）结果。
3、控制输出：
3.1、涉及PLC控制的（AO/DO）部分，通过网关与PLC的通信，传递给PLC，由PLC执行控制。
3.2、涉及新增设备的控制命令（AO/DO），由网关直接对新增设备进行控制。
4、PLC的工作模式
PLC原有的控制模式、流程都不改变，只是增加一个逻辑判断：
4.1、当PLC处于主控模式时，处理输入、执行任何由PLC自身控制逻辑计算得出的控制输出；同时继续保持与网关的通信，但不执行网关下发的控制命令。
4.2、当PLC处于备用模式时，只处理输入、与网关通信，不执行任何由PLC自身控制逻辑计算得出的控制输出。
5、网关的工作模式
5.1、当网关处于主控模式时，全方位接管控制。
5.2、当网关处于备用模式时，只监测、计算，不下发控制命令。
5.3、网关可以自主独立运行本地优化算法；也可以接收控制中心的全局优化目标，成为区域乃至全网整体优化的执行节点。
6、冗余机制：
网关与PLC自行协商主备模式，即使考虑到以太网分裂（非常小的几率），也可以通过串口，协商主备模式，可以万无一失。
7、运行特点：
当网关以主控方式运行时，可以确保二供的自控系统能够以最佳的运行模式运行，节能降耗、保证最佳水龄，确保管网压力的波动性最小。
当PLC以主控方式运行是，可以确保即使网关出现问题，仍然可以保持原PLC的控制模式下运行，即使节能效率不高，但对系统的安全运行没有影响。
当网关与PLC按天转换主备控制模式时，可以科学直观地评估新旧模式的节能降耗效果，解决长期存在的无法验证新模式优化效果的难题。
此方案已经在典型的二供泵房改造中得到验证，通过在网关中植入有效的优化算法，并增加一些常规设备（流量计、阀门、旁通管），节能效果最高达到20%。
网关+PLC的联合优化方案，不仅可以应用与二供泵房自控系统的改造；任何行业的任何自控系统，如果原来采用的是以PLC为核心控制单元的模式，都是最佳的改造方案。
本网关的应用方法，已申请国家发明专利。
