中央处理器（CPU）是plc的核心，它包括运算器和控制器（集成在一个芯片内）。其主要作用如下：
1）在PLC开机后和运行中，运行系统监控程序检测内部电源和各种器件的工作状态，监控用户程序输入时的语法错误。
2）根据PLC中监控程序的功能，接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。
3）扫描现场输入装置的状态和数据，并将其存入输入状态表或数据存储器。
4）从RAM中逐条读取用户程序中的指令，对指令进行解释，按指令规定的任务，按照输入状态表、数据寄存器、输出状态表执行用户程序，并用执行的结果更新输出状态表和数据寄存器的内容。再根据输出状态表和数据寄存器的内容，改写输出缓冲器，驱动输出接口电路的通断，实现输出控制或与外围设备进行数据通讯等。
PLC的型号不同，其CPU芯片一般也不同，有采用通用CPU芯片的，有采用厂家自行设计的专用CPU芯片的。CPU芯片的性能关系到PLC处理控制信号的能力与速度，CPU位数越高，系统处理的信息量越大，运算速度也越快。小型PLC一般采用8位机，中型PLC一般采用16位机，大型PLC一般采用32位机。