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PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器。系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在 ROM内，用户不可以访问和修改。系统程序相当于 PC的操作系统，它关系到PLC的性能，它使PLC具有基本的智能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序包括系统管理程序、用户指令解释程序、系统监控程序、标准程序模块与系统调用以及各种系统参数等。其中，系统程序质量的好坏，很大程度上决定了PLC的性能，其内容主要包括三部分:第一部分为系统管理程序，主管控制PLC的运行，使整个PLC按部就班地工作。第二部分为用户指令解释程序，通过用户指令解释程序，将PLC的编程语言变为机器语言指令，再由CPU执行这些指令。第三部分为标准程序模块与系统调用，包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序，如完成I/O及特殊运算等的子程序。PLC的具体工作都是由这部分程序来完成的，这部分程序的多少决定了PLC性能的强弱。
用户存储器包括用户程序存储器(程序区)、功能存储器(数据区)和参数区。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序;用户程序存储器根据需要可选择不同的存储器单元类型。用户功能存储器是用来存放(记忆)用户程序中使用的ON/OFF状态、数值数据等，它构成PLC的各种内部器件，也称“软元件”。参数区主要存放CPU组态数据，例如，I/OCPU组态、设置输入滤波、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、模拟电位器设置、高速计数器配置、高速脉冲输出配置、通信组态等。用户存储器容量的大小，关系到用户程序容量的大小和内部器件的多少，是反映PLC性能的重要指标之一。
PLC通常使用以下几种物理存储器:
(1)随机存取存储器(RAM)用户可以用编程装置读出RAM中的内容,也可以将用户程序写入RAM，RAM又叫读/写存储器。它是易失性的存储器，它的电源中断后，储存的信息将会丢失。RAM的工作速度高、价格便宜、改写方便。在关断PLC的外部电源后，可以用锂电池保存RAM中的用户程序和某些数据。锂电池可以用1年~3年，需要更换锂电池时，由PLC发出信号，通知用户。现在部分PLC仍用RAM来储存用户程序。
(2)只读存储器(ROM)ROM的内容只能读出，不能写入，它是非易失性的，电源切断后，仍能保存储存的内容。ROM用来存放PLC的系统程序。
(3)电擦除可编程的只读存储器(EEPROM)EEPROM是非易失性的，可以用编程装置对它编程，兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点，将信息写入它所需的时间比RAM长得多。EEPROM用来存放用户程序和需长期保存的重要数据，存储器的信息可保留10年以上。
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