為了實現(xiàn)抽油機能自動根據(jù)負載需要實時進行Δ/Y雙向切換和間歇定時控制的目標，采用嵌入式控制技術(shù)設(shè)計了如圖1所示的控制電路。?　　智能功率控制器的硬件系統(tǒng)以新華龍電子公司為C8051F206配套的實驗板為基礎(chǔ)，新增輸出電路和鍵盤顯示電路后形成。直接利用實驗板上的C8051F206MCU、JTAG接口、晶振、復(fù)位及電源電路，大大降低了硬件設(shè)計工作量。
　　(1)輸出電路
　　本系統(tǒng)的被控對象是電機的開關(guān)。為滿足星角切換和開機/停機要求，需要對3只交流接觸器(C1～C3)按一定組合關(guān)系進行控制，其電路原理和控制真值表如圖2(a)和圖2(b)所示?？紤]到現(xiàn)場抗干擾的需要，在輸出端口P0.1，P0.3和P0.5后采用了光電隔離電路(圖2(c))，其中驅(qū)動用的靈敏繼電器J的工作觸頭串接在電機控制回路中，以控制相應(yīng)交流接觸器的動作。
　　(2)顯示和鍵盤電路的設(shè)計
　　顯示器采用4位LED串行通信方式，接口電路由3只74HC595串行移位寄存器，5只三極管型功率放大器9014和4只LED數(shù)碼管組成(如圖3所示)。由端口P0.2輸入串行數(shù)據(jù)、P0.4產(chǎn)生移位脈沖，P0.0產(chǎn)生鎖存脈沖。
　　按鍵采用1×5非編碼鍵盤，將5個按鍵的一端分別與串行移位寄存器U1的輸出端Q3、Q4、Q5、Q6、Q7相連，公共端與P0.6直接相連，通過不斷檢測計算機引腳P0.6來獲取是否有按鍵被按下。
　　(3)模擬量輸入電路的設(shè)計
　　抽油機功率切換控制程序的設(shè)計采用C51與MCS51匯編語言混合編程，其程序流程如圖4所示。
　　儀器上電初始化后，首先發(fā)出電鈴報警預(yù)示電機即將起動；隨后電機以三角形方式起動以滿足抽油機重載起動的要求；起動后系統(tǒng)將根據(jù)電機的實時功耗情況使電機在三角形、星形或過載停機三種狀態(tài)間自動切換，即在實時功耗小于設(shè)定三角形向星形切換功率時電機工作在星形方式，在功耗大于設(shè)定星形向三角形切換功率時電機工作在三角形方式，大于設(shè)定過載功率時停機；如果系統(tǒng)中設(shè)置了間歇控制參數(shù)，則系統(tǒng)還將對開機和停機的累計時間進行計時，實現(xiàn)定時控制。上述過程周而復(fù)始進行，直至人工干預(yù)停機為止。
　　為防止外界干擾對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，系統(tǒng)設(shè)計中采用了中值濾波，自動校零，軟件冗余、錯誤陷阱和看門狗等技術(shù)。　　本文開發(fā)的抽油機節(jié)能控制儀表在江蘇和長慶等油田進行了工業(yè)試驗。結(jié)果表明，系統(tǒng)的可靠性很好，在-30～50℃的條件下已正常工作約2年時間。抽油機的節(jié)能效果令人滿意，節(jié)電率普遍達到15％以上(在負載率為20％的條件下測算)。實踐表明，采用C8051F206設(shè)計的節(jié)能控制器的生產(chǎn)成本很低，易于為現(xiàn)場用戶接受，充分顯示出良好的市場前景