PLC一般由四大部分组成：CPU、存储器、I/O系统以及其它可选部件。前三大部分是PLC完成各种控制任务所必需的，一般称为PLC的基本组成部分。其它可选部件包括编程器、外存储器、仿真I/O、通讯接口、扩展接口以及测试设备等，主要用于系统的编程组态、程序存储、通讯联网、系统扩展和系统测试等。
一、CPU
   CPU是PLC的核心部件。应该注意的是：在PLC中，CPU的概念与普通微型计算机的CPU有很大的不同。在PLC中，CPU指的不是一块集成电路，而是一个模板，其上不仅包括CPU芯片，还有RAM和ROM或者EPROM。而且，在中大型PLC中，CPU模板中一般有两块CPU芯片，一片用作字处理器（主处理器），用于字节指令的处理，并实现各种控制作用；另一片用作字处理器（辅助处理器），用于实现位讯息的高速处理。
二、数字I/O接口
   用作CPU模板与外部开关量讯号之间的接口。它完成诸如电平转换、电气隔离、串/并型数据转换以及对外提供一定的驱动能力等工作。数字I/O讯号常来自按钮、开关和继电器触点等实际开关量，以及其它外设或受控对象送来的数字量。
三、模拟I/O接口
   其输入部分主要完成阻抗匹配、讯号放大、讯号滤波、I/V变换、V/F变换或者A/D变换等工作，以便将来自受控对象的仿真量转换成PLC能够处理的数字量。其输出部分主要实现阻抗匹配、功率放大、波形校正等功能。在一些场合下，仿真讯号也需要与现场电气隔离。但仿真讯号的隔离比数字讯号要复杂得多。用于数字讯号的光电隔离因线性度较差而不能用来隔离仿真讯号，因此仿真讯号常常采用成本较高的隔离放大器来实现电气隔离。
四、特殊功能模板
   特殊功能模板一般都自带CPU和系统软件，与PLC CPU模板并行工作，并通过PLC系统总线与CPU模板接口。常见的特殊功能模板包括：高速计数板（能满足100KHz以上的计数或定时要求）、具有快速PID调节器的死循环控制模板、通讯模板等。
五、电源
   PLC中的电源一般有三类：
   1、+5V、±15V直流电源：供PLC中TTL芯片和集成运放使用；
   2、供输出接口使用的高压大电流的功率电源；
   3、锂电池及其充电电源。
   考虑到系统的可靠性以及光电隔离器的使用，不同类型的电源其地线也不同。
   目前PLC的发展非常迅速，型号众多，各种特殊功能模板不断涌现。通常根据其I/O点的数量将  PLC分为三大类：
   小型机：256点以下（无模拟量）；
   中型机：256 ~ 2048点（64 ~ 128路模拟量）；
   大型机：2048点以上（128 ~ 512路模拟量）。
   具体实现时，通常采用模板式结构，以便用户根据实际应用需求进行配置。但一些小型机常制作成一体机，其配置固定，主要供定型成套设备使用；而一些大型机一般在电源、或者CPU，甚至两者都作了热备份。