PLC的硬件系統主要由主機、輸入／輸出擴展單元、外部設備組成，各部分之間通過總線連接。其中主機主要由中央處理單元(CPU)、存儲器、輸入／輸出電路、外部設備接口、電源幾大部分組成。

    與通用計算機一樣，中央處理單元(CPU)是PLC的核心部件，它的主要作用是控制整個系統協調一致地運行。它解釋并執行用戶及系統程序，并通過運行用戶及系統程序完成所有控制、處理、通信以及所賦予的其他功能。它的主要功能有以下幾點。

    (1)接收、存儲用戶通過編程器等輸入設備輸入的程序和數據。
    (2)以掃描方式接收來自輸入單元的輸入變量、狀態數據，并存人相應的數據存儲區（輸入映像寄存器）。
    (3)利用錯誤校驗技術監控存儲和通信狀態、診斷內部電路的工作狀態、電源狀態和用戶編程中的語法錯誤。
    (4)執行用戶程序，完成各種數據的處理、傳輸和存儲，并根據數據處理結果，刷新有關標志位的狀態和輸出狀態寄存器的內容，產生相應的內部控制信號，以完成用戶指令規定的各種操作。
    (5)響應各種外圍設備（如編程器、打印機等）的要求。

    PLC常用的CPU有通用微處理器、單片機和位片式微處理器。通用微處理器常用的是8位機和16位機，如8080、8086、M6800、80286、80386等；單片機常用的有8031、8051、8096等；位片式微處理器常用的有AMD2901、AMD2903等。

    小型PLC大多采用8位微處理器或單片機，中型PLC大多采用16位微處理器或單片機，大型PLC大多采用高速位片式處理器。PLC的檔次越高，所用的CPU的位數越多、運算速度越快、功能越強。