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中央處理單元（CPU）是PLC 的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能，接受并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能檢查用戶程序的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時，首先它以掃描的方式接受現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū), 然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)。并將邏輯或算術(shù)運(yùn)算等結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢以后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行為止。
（2）存儲器
與微型計算機(jī)一樣，除了硬件以外，還必須有軟件。才能構(gòu)成一臺完整的PLC。PLC的軟件分為兩部分: 系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。
PLC存儲空間的分配：雖然大、中、小型 PLC的CPU的最大可尋址存儲空間各不相同，但是根據(jù)PLC的工作原理， 其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域：系統(tǒng)程序存儲區(qū)，系統(tǒng)RAM存儲區(qū)（包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）和用戶程序存儲區(qū)

大型化PLC發(fā)展方向主要有以下幾個方面：
     ① 功能不斷加強(qiáng)：不僅具有邏輯運(yùn)算、計數(shù)、定時等基本功能，還具有數(shù)值運(yùn)算、模擬調(diào)節(jié)、監(jiān)控、記錄、顯示、與計算機(jī)接口、通信等功能。
         網(wǎng)絡(luò)功能是PLC發(fā)展的一個重要特征。各種個人計算機(jī)，圖形工作站、小型機(jī)等都可以作為PLC的監(jiān)控主機(jī)或工作站，這些裝置的結(jié)合能夠提供屏幕顯示、數(shù)據(jù)采集、記錄保持、回路面板顯示等功能。大量的PLC聯(lián)網(wǎng)及不同廠家生產(chǎn)的PLC兼容性增加，使得分散控制或集中管理都能輕易地實現(xiàn)。
     ② 應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大：不僅能進(jìn)行一般的邏輯控制，種類齊全的接口模塊還能進(jìn)行中斷控制、智能控制、過程控制、遠(yuǎn)程控制等。
        用于過程控制的PLC往往對存儲器容量及速度要求較高，為此，開發(fā)了高速模擬量輸入模塊，專用獨(dú)立的PID控制器，多路轉(zhuǎn)換器等，使得數(shù)字技術(shù)和模擬量技術(shù)在可編程序控制器中得到統(tǒng)一。采用軟件、硬件相結(jié)合的方法，使得編程和接線都比過去用常規(guī)儀表控制要方便得多。