PLC包含输入模块、输出模块和输入/输出模块。因为许多输入和输出都涉及现实中的模拟变量——而控制器是数字式的—PLC硬件设计任务将主要围绕如下方面展开：数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)、输入和输出调理、输入/输出模块的电气连线与控制器之间以及模块相互之间的隔离问题。
I/O模块的分辨率范围从12位到16位，在整个工业级温度范围的精度为0.1%。模拟输出电压范围通常为±5V、±10V或者0V~5V、0V~10V，电流范围为4~20mA或0~20mA。对DAC的时间要求，从10ms一直到100ms，具体则取决于应用的实际要求。模拟输入范围广泛，由电桥传感器输出的±10mV微弱电压;也有电机控制器±10V的电压，或者工业控制的4~20mA电流。转换时间则取决于所要求的精度和所选用的ADC架构，从10SPS到几百KSPS。
数字隔离器、光耦隔离器或者电磁隔离器用来将现场的ADC、DAC和调理电路与数字端的控制器隔离开来。如果模拟端的也必须实现充分隔离的话，在输入或者输出的每个通道必须采用转换器以便大限度通道间的隔离度—电源的隔离也是必需的。
iCMOS 工艺
iCMOS技术是一种新型的高性能制造工艺，它将高压的集成电路与亚微米级CMOS和互补双极型工艺融为一体，在PLC设计的输入、输出部分所使用。
iCMOS技术使得单芯片的设计能够融合5VCMOS并实现其与电压更高的(16、24或者30V)CMOS电路的匹配——于是同一块芯片将拥有多路不同电压的电源。由于能够如此灵活地将各种元件和工作电压集成到一起，亚微米的iCMOS器件具有更高的性能，其集成的功能更多，而功耗更低——所需要的电路板面积大大小于前几代高压产品。其中的双极型工艺为ADC、DAC和低失调放大器提供了的基准源，出色的匹配特性和高度的性。
薄膜电阻具有高达12位的初始匹配特性，经过修调后可以实现16位的匹配，温度和电压系数与的多晶硅的电阻相比，了20倍，是高准确度、高精度的数模转换器的选择。片上的薄膜熔断器使得高精度转换器的积分非线性、偏置和增益等性能可以用数字化的技术来校准。
