PLC控制柜實質是一種專用于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同。
1.處理單元(CPU)
處理單元(CPU)是PLC控制柜的控制中樞。它按照PLC 系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據：檢查電源、存儲器、I/O 以及警戒定時器的狀態，并能診斷用戶程序中的語法錯誤，當PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，并分別存入I/O 映象區，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O 映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之后，最后將I/O 映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。
為了進一步提高PLC控制柜的可靠性，近年來對大型PLC 還采用雙CPU 構成冗余系統，或采用三CPU 的表決式系統。這樣，即使某個CPU 出現故障，整個系統仍能正常運行。
2.存儲器
存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。
存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。
(1) PLC 常用的存儲器類型
1)RAM (Random Assess Memory)
這是一種讀/寫存儲器(隨機存儲器)其存取速度由鋰電池支持。
2)EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)
這是一種可擦除的只讀存儲器在斷電情況下存儲器內的所有內容保持不變。(在紫外線連續照射下可擦除存儲器內容)
3)EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)
這是一種電可擦除的只讀存儲器。使用編程器就能很容易地對其所存儲的內容進行修改。
(2) PLC控制柜存儲空間的分配
雖然各種PLC的CPU的尋址空間各不相同，但是根據PLC的工作原理其存儲空間一般包括以下三個區域：
系統程序存儲區
系統RAM 存儲區(包括I/O 映象區和系統軟設備等)
用戶程序存儲區
1)系統程序存儲區
在系統程序存儲區中存放著相當于計算機操作系統的系統程序。包括監控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統診斷子程序等。由制造廠商將其固化在EPROM 中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該PLC 的性能。
2)系統RAM 存儲區
系統RAM 存儲區包括I/O 映象區以及各類軟設備，如：
邏輯線圈、數據寄存器、計時器、計數器、變址寄存器、累加器、等存儲器。
