工作存储器。工作存储器是集成在CPU中的高速存取的RAM。为了提高运行速度，CPU将用户程序中与程序执行有关的部分，例如组织块、功能块、功能和数据块从装载存储器复制到工作存储器。装载存储器类似于计算机的硬盘，工作存储器类似于计算机的内存条。CPU断电时，工作存储器中的内容将会丢失。

（4）断电保持存储器

断电保持存储器（保持性存储器）用来防止在电源关闭时丢失数据，暖启动后断电保持存储区中的数据保持不变。冷启动时断电保持存储器的值被清除。

CPU提供了2048B的保持存储器，可以在断电时，将工作存储器的某些数据（例如数据块或位存储器M）的值保存在保持存储器中。断电时CPU有足够的时间来保存数量有限的指定的存储单元的值。断电时选择的工作存储器的值被复制到保持存储器，首先进行求和运算，保存校验和之后，被保持的值写入非易失存储器。校验和与CPU的操作系统需要保持的其他值不会占用给用户使用的2048B保持存储器。电源恢复后，系统将保持存储器保存的断电之前工作存储器的数据，恢复到原来的存储单元。需要保存的数据如果超过2048B，将被拒绝。

在暖启动时，所有非保持的位存储器被删除，非保持的数据块的内容被复位为装载存储器中的初始值。保持存储器和有保持功能的数据块的内容被保持。可以用下列方法设置变量的断电保持属性：

1）位存储器中的变量：可以在PLC变量表或分配表（见5.5.2节）中，定义从MBO开始的有断电保持功能的位存储器的地址范围。

2）FB的局部变量：如果生成FB时激活了“仅符号访问”属性，可以在FB的界面区定义单个变量是否有保持功能。如果没有激活FB的该属性，只能在指定的背景数据块中定义所有的变量是否有断电保持属性。

3）全局数据块中的变量：如果激活了“仅符号访问”属性，则可以对每个变量单独设置断电保持属性。如果禁止了DB的该属性，则只能设置DB中所有的变量是否有断电保持属性。

在线时可以用CPU操作员面板上的“MRES”按钮复位存储器，只能在STOP模式复位存储器。存储器复位使CPU进入所谓的“初始状态”，清除所有的工作存储器，包括保持和非保持的存储区，将装载存储器的内容复制给工作存储器，数据块中变量的值被初始值替代。编程设备与CPU的在线连接被中断，诊断缓冲区、时间、IP地址、硬件组态和激活的强制任务保持不变。

如果在CPU断电时更换了存储卡，CPU上电时将复位存储器。

PLC是Programmable Logic Controller的缩写，意思就是可编程逻辑控制器。其实这是早期的PLC，由于它仅仅是用来进行逻辑控制的，所以称为可编程逻辑控制器。但是随着微电子技术的发展，开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元，使PLC不仅可以进行逻辑控制，而且可以进行模拟量的控制。所以在1980年美国电器制造协会（NEMA）又重新命名为可编程控制器（Programmable Controller），但是为了避免和个人计算机（PC，Personal Computer）混淆，继续沿用PLC。

上面只是对它的字面意思的解释，那到底什么是可编程控制器呢?它的定义是可编程控制器是一种数字运算的电子系统，是专为工业环境下应用而设计的。它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。

对于这个定义有几点说明。

（1）PLC是一种数字运算的电子系统。这样就限制了它的范围，是在数字运算范围内的电子系统，和其他的电子系统就分开了。也许大家会想到个人计算机也是数字运算的电子系统，为什么不能用呢?这就是它定义的第二部分。

（2）专为工业环境应用而设计的。个人计算机一般是在室温下应用的，而PLC是在工业环境下应用的，它的抗恶劣环境能力强，可以应用在高温下、沙漠中和海洋里等。

（3）控制各种机械或生产过程。PLC并不能做什么的工作，主要是做些机械的、生产性的活动。

（4）它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令（这里主要是讲PLC的运行，主要是运行这些指令）。

通过上面对这个定义的理解，头脑中一定会形成这样一个印象，PLC并不是一个简单的器件，而是一个软件加硬件的结合，它的程序（软件）是核心部分，硬件主要是在外部用来控制机械或者生产过程。可以想像为PLC就是放在某个地方能够用来做控制的东西就可以了。

PLC与单片机有什么区别呢?

（1）PLC更注重于工业应用，对于防干扰、设备接口、联网、模块化都有完善的技术支撑，使用更简单，但成本高。

（2）单片机技术含量高，使用灵活但是工作量很大，对于抗干扰、模块化要求低，成本低廉，应用广泛。特别适合开发消费电子、商业应用的电子、玩具、家电等。

（3）PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性。

（4）单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可以，PLC是单片机应用系统的一个特例。

（5）不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。而单片机应用系统则是八仙过海，各显神通，功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难。

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后，从工程的角度，谈谈PLC与单片机系统的选用。

（1）对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，可靠性好，但成本较高。

（2）对于量大的配套项目，采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行。好的方法是将单片机系统嵌入PLC，这样可大大简化单片机系统的研制时间，使性能得到保障，效益也就有保证。

那么，PLC到底是哪里来的呢?下面就看本章的第二个问题。

1.2 PLC的产生和发展

早期的控制系统都是继电器控制系统，但是到了20世纪60年代和70年代，继电器控制的缺点就暴露出来了。当然它是有很多优点的，简单易懂、操作方便、价格便宜（例如，一些常开常闭触点、线圈，就这些简单的符号就能表达一个系统，让别人一看简单易懂。在操作方面都是些按钮，操作简便，继电器价格也便宜）。到现在为止并不是说继电器已经完全抛弃了或者不用了，但是主要是用在一些小的系统上。

如果是在一些比较大的系统，对于继电器控制来说，就存在明显的缺点，如接线比较复杂（见图1-1）、生产工艺变化的适应性较差等，特别是它是靠硬连线逻辑构成的系统（硬连线就是一般的导线）。对于这些情况大家会想到如果能用程序来修改不就更好了吗?这就是后来的PLC。

在20世纪60年代到70年代，计算机系统也得到了发展，它优点就是功能完备、灵活性、通用性好。特别是计算机的计算能力特别强。在这个时候，有人就会想到把继电器系统和计算机系统二合一，计算机系统编程容易、计算速度快，就内置在继电器系统上，而继电器系统操作方便就负责外围的设备。提出这种设想的是1968年美国的通用汽车公司，当时主要是为它生产汽车而考虑的，但是他们对计算机不是很了解。到了1969年，美国数字设备公司研制出了世界上台PLC，型号称为PDP-14

（1）模式选择器。用于手动选择操作模式：

STOP=停机模式；不执行程序

TERM=运行程序；可以通过编程器进行读/写访问

RUN=运行程序；通过编程器仅能进行读操作

状态指示器 SF=系统错误；CPU内部错误

（LED）RUN=运行模式；绿灯

STOP=停机模式；黄灯

DP=分布式I/O（仅对CPU 215）

（2）存储器卡。存储器卡的插槽。存储器卡用来在没有供电的情况下不需要电池就可以保存用户程序。

（3）PPI连接。编程设备、文本显示器或其他的CPU通过这里连接

到目前为止，PLC的发展经历了五个阶段：

阶段：从台PLC到20世纪70年初期，CPU是采用中小规模集成电路，存储器为磁芯存储器（抗电磁干扰能力差）。

第二阶段：20世纪70年代初期到70年代末期。CPU是采用微处理器，存储器是EPROM。

第三阶段：20世纪70年代末期到80年代中期。CPU采用8位和16位微处理器，有些还采用多微处理器。存储器采用EPROM、EAROM、CMOS RAM。

第四阶段：20世纪80年代中期到90年代中期。PLC全面采用8位、16位的微处理芯片的位片式芯片，处理速度达到1ns/步。

第五阶段：20世纪90年代中期到现在。PLC采用16位和32位微处理芯片，有的已经使用RISC芯片。

PLC的发展与PC的发展相比较是落后一点，主要原因不是CPU装不上去，而是PLC的发展一定要和外围设备的发展相配套。

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PLC会向哪个方向发展呢?

同计算机的发展类似，目前，可编程序控制器正朝着两个方向发展。

一是朝着小型、简易、价格低廉的方向发展。如OMRON公司的CQM1、SIEMENS公司的S7-200一类可编程序控制器，2009年又推出了S7-1200，SIEMENS公司将会把新的通信和控制技术应用在S7-1200这款产品上，同样，SIEMENS也将会用S7-1200这款产品强力打造全球PLC中低端市场。这种可编程序控制器可以广泛地取代继电器控制系统，用于单机控制和规模比较小的自动化生产线控制。

二是朝着大型、高速、多功能和多层分布式全自动网络化方向发展。这类可编程序控制器一般为多处理器系统，有较大的存储能力和功能很强的输入/输出接口。系统不仅具有逻辑运算、计时、计数等功能，还具备数值运算、模拟调节、实时监控、记录显示、计算机接口、数据传送等功能，还能进行中断控制、智能控制、过程控制、远程控制等。通过网络可以与上位机通信，配备数据采集系统、数据分析系统、彩色图像系统的操纵台，可以实现自动化工厂的全面要求。它会向高速度、大容量方向发展。目前很多已经使用64bitRISC芯片，多CPU并行、分时、分任务处理，这样速度可以达到ns级。