每个可编程逻辑控制器都必须具有某种方法来接收和解释来自现实世界传感器（例如开关和编码器）的信号，并且还能够对现实世界控制元件（例如螺线管、阀门和电机）进行控制。
这通常称为输入/输出或 I/O 能力。单片（“砖”）PLC 在单元中内置有固定数量的 I/O 功能，而模块化（“机架”）PLC 使用单独的电路板“卡”来提供定制的 I/O 功能。
PLC 输入输出模块
使用可更换 I/O 卡代替单片 PLC 设计的优点有很多。
首先，也是最明显的事实是，在发生故障时可以轻松更换单个 I/O 卡，而无需更换整个 PLC。
可以为定制应用选择特定的 I/O 卡，对于使用许多开/关输入和输出的应用偏向分立卡，或者对于使用许多 4-20 mA 和类似信号的应用偏向模拟卡。
一些 PLC 甚至提供热插拔卡功能，这意味着可以移除每张卡并插入新卡，而无需切断 PLC 处理器和机架的电源。
请注意，不应假设任何系统都具有热插拔卡，因为如果您尝试在没有此功能的系统中“实时”更换卡，您将面临损坏卡和/或设备其余部分的风险它已插入！
一些 PLC 能够连接到装有附加 I/O 卡或模块的无处理器远程机架，从而提供了一种将 I/O 通道数量增加到超出基本单元容量的方法。
从主机 PLC 到远程 I/O 机架的连接通常采用特殊数字网络的形式，该网络可能跨越很长的物理距离：
系统扩展的另一种方案是将多个 PLC 联网在一起，其中每个 PLC 都有自己的专用机架和处理器。
通过使用通信指令，一个PLC可以被编程为从另一个 PLC 读取数据和/或向另一个 PLC 写入数据，有效地使用另一个 PLC 作为其自己的 I/O 的扩展。
尽管这种方法比远程 I/O（远程机架缺乏自己的专用处理器）更昂贵，但它在 PLC 处理器之间的网络连接被切断时提供了独立控制的能力。
可编程逻辑控制器的输入/输出能力分为三种基本类型：离散型、模拟型和网络型。