当西门子PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
（一）输入采样阶段
在输入采样阶段，西门子PLC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映象区中的相应得单元内。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**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。
（二）用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，西门子PLC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。
（三）输出刷新阶段
当扫描用户程序结束，西门子PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O影响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，才是西门子PLC真正输出。
一般来说，西门子PLC的扫描周期包括自诊断，通讯等，及一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。针对低性能要求的模块化的小控制系统，他多可有7个模块的扩展能力，在模块中集成背板总线，他的网络连接有RS-485通讯接口和PROFIBUS两种，可以通过编程器PG访问所有模块，带有电源、CPU和I/O的一体化单元设备。
其扩展模块（EM）有以下几种：数字量输入模块（DI）——24VDC和120/230VAC;数字量输出（DO）——24DC和继电器;模拟量输入模块（AI）——电压、电流、电阻和热电偶；模拟量输出模块——电压和电流。还有一个比较的模块-通信处理器（CP）——该模块的功能是可以把S7-200作为主站连接到AS-接口（传感器和执行器接口），通过AS-接口的从站可以控制多大248个设备，这样就可以显著的扩展S7-200的输入和输出点数。
CPU设计有3种手动选择模式：STOP——停机模式，不执行程序；TERM——运行程序，可以通过编程器进行读/写访问；RUN——运行程序，通过编程器仅能进行读操作。
状态指示灯（LED）：SF——系统错误（和）CPU内部错误；RUN——运行模式，绿灯;STOP——停机模式，黄灯；DP——分布式I/O（仅对CPU-215）。
存储器卡——用来在没电的情况下不需要电池就可以保存用户程序。
PPI口用来连接变成设备、文本显示器或其他CPU。
西门子PLC S7-300
相比较西门子PLC S7-200，西门子PLC S7-300针对的是中小系统，他的模块可以扩展多达32个模块，背板总线也在模块内集成，他的网络连接已比较成熟和流行，有MPI（多点接口）、PROFIBUS和工业以太网，使通讯和编程变的简单和多选性，并可以借助于HWConfig工具可以进行组态和设置参数。
S7-300的模块稍微多一点，除了信号模块（SM）和200的EM模块同类型之外，它还有接口模块（IM）——用来进行多层组态，把总线从一层传到另一层；占位模块（DM）——为没有设置参数的信号模块保留一个插槽或为以后安装的模块接口保留一个插槽；功能模块（FM）——执行功能，如计数、定位、闭环控制相当对CPU功能的一个扩展或补充；通信处理器（CP）——提供点对点连接、PROFIBUS和工业以太网。
CPU设计
模式选择器有：MRES=模块复位功能；STOP=停止模式，程序不执行；RUN=程序执行，编程器只读操作；RUN-P=程序执行，编程器可读可写操作。
状态指示器：SF，BATF=电池故障；DC5V=内部5V DC电压指示；FRCE=表示至少有一个输入或输出比强制；RUN=当CPU启动时闪烁，在运行模式下常亮；STOP=在停止模式下常亮，有存储器复位请求时慢速闪烁，正在执行复位时*闪烁。
MPI接口用来连接到编程设备或其他设备，DP接口用来直接连接到分布式I/O。
西门子PLC S7-400
同西门子PLC S7-300的区别主要是规模和性能上更强大，启动类型有冷启动（CRST）和热启动（WRST）之分，其他基本一样。他还有一个外部的电池电源接口，当在线更换电池是可以向RAM提供后备电源。