基本单元是系统的最小配置，在整体式中也称为CPU单元。 CPU是PLC的核心部件，它控制所有其他部件的操作。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路一般都集成在一个大规模芯片上。CPU通过地址总线、数据总线和控制总线与存储单元、输入/输出(I/O)单元连接。
不同型号的PLC可使用不同的芯片，PLC的制造厂家根据采用的CPU芯片的指令系统编写系统程序，并固化到只读存储器( ROM)中。CPU对用户程序从第一条指令开始扫描，进行算术逻辑运算，到最后一条用户程序结束，每扫描一次，整个用户程序就执行一次。 与一般的微型计算机一样，CPU的主要功能如下：
(1)从存储器中读取指令。CPU根据地址总线上给出的存储器地址和控制总线上给出的读/写命令，从数据总线上得到读出的数据和指令，并放到CPU内的指令寄存器中。
(2)执行指令。对存放在指令寄存器中的指令操作码进行译码、操作。例如：读取输入信号、取操作数、进行逻辑运算、结果输出等。
(3)准备取下一条指令。CPU执行完一条指令后，根据条件产生下一条指令的地址。
(4)处理中断。CPU在顺序执行程序时，还能接收I/O接口发来的中断请求，转入中断服务程序的首地址，进行中断处理；中断处理完毕后，返回原地址，继续顺序执行。
CPU在系统程序的支持下，主要完成下列任务： (1)在编程方式下，接受从编程器传送来的用户程序和数据，并将它们存入预定的用户存储器与数据存储器。 (2)用扫描方式接受输入端子的状态或数据，并存放到输入映像寄存器或数据寄存器中。 (3)诊断电源及PLC内部电路工作状态和编程中的语法错误。 (4)在运行方式下，从存储器逐条读取用户程序，经运算后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去驱动相关电路。
(5)由算术逻辑运算的结果，更新有关标志位与元件映像寄存器、数据寄存器的内容，实现输出控制、通信、显示、打印等功能。
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