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。CPU从第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描工作的。概括而言，PLC是按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。CPU从第一条指令执行开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。整个过程可分为三个部分:
1、上电处理：对PLC系统进行初始化，包括硬件初始化，I/O模块配置检查，停电保持范围设定及其他初始化处理等。
2、扫描过程：先完成输入处理，再完成与其他外设的通信处理，再次进行时钟、特殊寄存器更新。
3、出错处理：PLC每扫描一次，执行一次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常。当PLC处于正常运行时，它将不断循环扫描。
这个过程可分为“输入采样”、“程序执行”、“输出刷新”三个阶段。
1、输入采样阶段：首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中，输入映像寄存器被刷新。在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。接着进入程序执行阶段。
2、程序执行阶段：根据PLC梯形图程序扫描原则，一般按从左到右，从上到下的原则顺序执行程序。在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。
3、输出刷新阶段：在所有指令执行完毕后，元件映像器中所有输出继电器的状态在输出刷新阶段转存至输出锁存器中，通过一定的方式输出，最后经过输出端子驱动外部负载。当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。