對用戶程序的循環掃描執行過程，可分為輸入采樣、程序執行、輸出刷新三個階段。

1.輸入采樣階段

在輸入采樣階段，PLC以掃描方式將所有輸入端的輸入信號狀態（ON/OFF狀態）讀入到輸入映像寄存器中寄存起來，稱為對輸入信號的采樣。接著轉入程序執行階段，在程序執行期間，即使輸入狀態變化，輸入映像寄存器的內容也不會改變。輸入狀態的變化只能在下一個工作周期的輸入采樣階段才被重新讀入。

2.程序執行階段

在程序執行階段，PLC對程序按順序進行掃描。如程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、先左后右的順序掃描。每掃描到一條指令時所需要的輸入狀態或其他元素的狀態，分別由輸入映像寄存器或輸出映像寄存器中讀入，然后進行相應的邏輯或算術運算，運算結果再存入專用寄存器。若執行程序輸出指令時，則將相應的運算結果存入輸出映像寄存器。

3.輸出刷新階段

在所有指令執行完畢后，輸出映像寄存器中的狀態就是欲輸出的狀態。在輸出刷新階段將其轉存到輸出鎖存電路，再經輸出端子輸出信號去驅動用戶輸出設備，這就是PLC的實際輸出。PLC重復地執行上述三個階段，每重復一次就是一個工作周期（或稱掃描周期）。工作周期的長短與程序的長短有關。

由于輸入／輸出模塊濾波器的時間常數，輸出繼電器的機械滯后以及執行程序時按工作周期進行等原因，會使輸入/輸出響應出現滯后現象，對一般工業控制設備來說，這種滯后現象是允許的。但一些設備的某些信號要求做出快速響應，因此，有些PLC采用高速響應的輸入/輸出模塊，也有的將順序程序分為快速響應的高級程序和一般響應速度的低級程序兩類。如FANUC-BESKPLC規定高級程序每8ms掃描一次，而把低級程序自動劃分分割段，當開始執行程序時，首先執行高級順序程序，然后執行低級程序的分割段1，然后又去執行高級程序，再執行低級程序的分割段2，這樣每執行完低級程序的一個分割段，都要重新掃描執行一次高級程序，以保證高級程序中信號響應的快速性。