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可編程控制器的構成框圖和計算機是一樣的，都由中央處理器（CPU）、存貯器和輸入/輸出接口等構成。因此，從硬件結構來說，可編程控制器實際上就是計算機，圖1是其硬件係統的簡化框圖。從圖中可以看出PLC內部主要部件有:
（1）CPU
CPU是PLC的核心組成部分，與通用微機的CPU一樣，它在PLC係統中的作用類似於人體的神經中樞，故稱為“電腦”。其功能是：
a、按PLC中係統程序賦予的功能，接收並存儲從編程器輸入的用戶程序和數據。
b、用掃描方式接收現場輸入裝置的狀態式數據，並存入映象寄存器或數據寄存器中。
c、診斷電源、PLC內部電路的工作狀態和編程過程中的語法錯誤。
d、在PLC進入運行狀態後，從存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋後按指令規定的任務，產生相應的信號，去啟閉有關控制門電路。分時分渠道地去執行數據的存取、傳送、組合、比較和變換等操作，完成用戶程序中規定的邏輯式算術運算等任務。根據運算結果，更新有關標志位的狀態和輸出映象寄存器的內容，再由輸出映象寄存器的位狀態式數據寄存器的有關內容，實現輸出控制、制表、打印式數據通訊等。
PLC常用的CPU主要採用通用微處理器、單片機或雙極型位片式微處理器。通用的微處理器常用的是8位機和16位機，如Z80A、8085、8086、6502、M6800、M6809、M68000等。單片機常用的有8039、8049、8031、8051等。雙極型位片式微處理器常用的有AMD2900、AMD2903等。
用通用微處理器作CPU
在低檔PLC中，用Z80A做CPU較為普遍，Z80A用於PLC有如下長處： Z80（或Z80A）CPU及其配套的芯片廉價、普及、通用，用這套芯片制成的PC，給維修及推廣普及帶來方便。Z80有獨立的輸入/輸出指令,而且指令格式較短，執行時間也較短，這樣有利於掃描周期的縮短。Z80輸入/輸出指令格式較短，相應的輸入/輸出設備編碼也較短，所以相應的譯碼硬件器較簡單。由於Z80的信息是採用輸入/輸出映射方式，因而設計流程序時，對輸入/輸出與存儲器尋址容易區別。
用單片機作CPU
自從1974年出現單片機以來，已有不少產品採用單片機做可編程序控制器。日本三菱F係列PLC就採用美國INTEL公司MES－48係列的單片機8049和8039做處理器，8039單片機在一塊片子上集成了8位的CPU，128×8的數據存儲器。27條輸入/輸出線，T0、T1、INT測試線及8位定時器/計數器，時鐘振蕩電路等。
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