PLC的工作原理为：当PLC控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。PLC就是一种小型的计算机，和我们常用的计算机不同的是，PLC是设备之间通过数字信号进行互动，而我们常用的计算机，是人和计算机的互动。
集中采样
顺序读取所有输入端子的通断状态，并将所读取的信息存到输入映像寄存器中，此时输入映像寄存器被刷新；由于PLC是集中采样，在程序处理阶段即使输入发生了变化，输入映像寄存器中的内容也不会变化，要到下一周期的输入采样阶段才会改变。
周期循环扫描
PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期；按先上后下，先左后右的步序，对梯形图程序进行逐句扫描并根据采样到输入映像寄存器中的结果进行逻辑运算，运算结果再存入有关映像寄存器中；如遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址；由于PLC是串行工作，所以PLC的运行结果与梯形图的顺序有关。
集中输出
时序处理完毕后，将所有输出映像寄存器中各点的状态，转存到输出锁存器中，再通过输出端驱动外部负载。