plc实质上是一种工业控制计算机，只不过它比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适应于控制要求的编程语言，故PLC与计算机的组成十分相似。从硬件结构看，它也有中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）接口、电源等，其硬件结构如图1所示。
图1 PLC的硬件结构框图
1、中央处理器（CPU）
与一般计算机一样，CPU是PLC的核心。它按PLC中系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊地进行工作。其主要任务有：控制从编程器键入的用户程序和数据的接收与存储；用扫描的方式通过I/O部件接收现场的状态或数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中；诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运算等结果，更新有关标志位的状态和输出映像存储器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。
2、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，用户不能直接更改。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。系统程序质量的好坏在很大程度上决定了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，它主管控制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程序，它包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序，如完成输入、输出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存储器（程序区）和功能存储器（数据区）两部分。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所选用的存储器单元类型的不同，可以是RAM（有掉电保护）、EPROM或EEPROM存储器，其内容可以由用户任意修改或增删。用户功能存储器用来存放（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”。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。
3、输入/输出接口
输入/输出接口是PLC与外界连接的接口。输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号：一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触头、接近开关、光电开关、数字拨码开关等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等来的模拟量输入信号。输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等。
4、电源
小型整体式可编程控制器内部有一个开关式稳压电源。此电源一方面可为CPU板、I/O 板及扩展单元提供工作电源（DC 5 V）；另一方面可为外部输入元件提供DC 24 V。
5、扩展接口
扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活。
6、通信接口
为了实现“人—机”或“机—机”之间的对话，PLC配有多种通信接口。PLC通过这些接口可以与监视器、打印机、其他PLC或计算机相连。当PLC与打印机相连时，可将过程信息、系统参数等输出打印；当与监视器（CRT）相连时，可将过程图像显示出来；当与其他PLC相连时，以组成系统或联成网络，，现更大规模的控制；当与计算机相连时，以组成多级控制系统，现控制与管理相结合的综合系统。
7、智能I/O接口
为了满足更加复杂的控制功能的需要，，LC配有多种智能I/O接口，，如满足位置调节需要的位置闭环控制模块，，高速脉冲进行计数和处理的高速计数模块等。这类智能模块都有其自身的处理器系统。
8、编程器
编程器的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程，，往往需要将梯形图转化为机器语言助记符（指令表）后才能输入。它一般由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成。智能型的编程器又称图形编程器。它可以联机或脱机编程，，有LCD或CRT图形显示功能，，以直接输入梯形图并通过屏幕对话。
9、其他部件
PLC还可配有盒式磁带机、EPROM写入器、存储器卡等其他外围设备。