CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。在PLC控制系统中，CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存程序和数据。S7-300/400将CPU模块简称为CPU。
信号模块 输入(Input)模块和输出(Output)模块简称为I/O模块，开关量输入、开关量输出模块简称为DI模块和DO模块，模拟量输入、模拟量输出模块简称为AI模块和AO模块，它们统称为信号模块。信号模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。 输入模块用来接收和采集输入信号，开关量输入模块用来接收从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关量输入信号。模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流、电压信号，或者直接接收热电阻、热电偶提供的温度信号。 开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备，模拟量输出模块用来控制电动调节阀、变频器等执行器。 CPU模块内部的工作电压一般是DC5V，而PLC的外部输入/输出信号电压一般较高，例如DC24V或AC220V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件，或使PLC不能正常工作。在信号模块中，用光耦合器和小型继电器等器件来隔离PLC的内部电路和外部的输入、输出电路。信号模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。
功能模块 为了增强PLC的功能，扩大其应用领域，减轻CPU的负担，PLC厂家开发了各种各样的功能模块。它们主要用于完成某些对实时性和存储容量要求很高的控制任务，例如高速计数、位置控制和闭环控制等。
接口模块 CPU模块所在的机架称为*机架，如果一个机架不能容纳全部模块，可以增设一个或多个扩展机架。接口模块（简称为IM）用来实现*机架与扩展机架之间的通信。
通信处理器 通信处理器(简称为CP)用于PLC之间、PLC与远程I/O之间、PLC与计算机和其他智能设备之间的通信，可以将S7-300/400接入各种通信网络，CP也用于实现点对点通信等。CPU模块集成有MPI通信接口，有的CPU模块还集成了其他通信接口。
电源模块 电源模块（简称为PS）用于将输入的AC220V电源或DC24V电压转换为稳定的DC24V和DC5V电压，供PLC其他模块和输出模块的负载使用。