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PLC问世以前，在农机、机床、建筑、电力、化工及交通运输等行业中是以继电器控制系统占主导地位的。它以其结构简单、价格低廉、易于操作等优点得到了广泛的应用。对于一些控制复杂的机械设备，采用继电器控制系统时，就会显现出继电器控制系统的一些不足之处，如控制装置体积庞大、接线复杂，可靠性、灵活性较差，出现故障的可能性较高、工作模式固定等。图 2-16 为典型继电器控制系统。
图2-16 典型继电器控制系统
在现代化的生产过程中，其生产设备的控制方式会随产品的不同而有所变动，对于传统的继电器控制系统就必须重新设计，改变硬件结构，这样便会增加企业的成本，延长生产周期，不能满足多变的市场需求，为了弥补继电器控制系统中的不足，同时降低成本，更加先进的自动控制装置——可编程控制器（PLC）应运而生。图 2-17 为典型PLC控制系统。
图2-17 典型PLC控制系统
PLC控制系统用软件控制取代硬件控制，用标准接口取代硬件安装连接，用大规模集成电路与可靠元件的组合取代线圈和活动部件的搭配，不仅大大简化了整个控制系统，而且也使得控制系统的性能更加稳定，功能更加强大，而且在拓展性和抗干扰能力方面也有了显著的提高。
PLC控制系统不仅实现了控制系统的简化，而且在改变控制方式和效果时不需要改动电气部件的物理连接线路，只需要通过PLC程序编写软件重新编写PLC内部的程序即可。
PLC的发展如此迅速，主要是因为具备了很多其他控制系统没有的技术优势。计算机技术、网络技术、通信技术的飞速发展，与PLC控制系统的紧密融合，使得PLC的应用领域得到进一步的急速扩展。
PLC通过存储器中的程序对I/O接口外接的设备进行控制，存储器中的程序可根据实际情况和应用进行编写。
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一般可将PLC与计算机通过编程电缆连接，实现对其内部程序的编写、调试、监视、实验和记录，如图 2-18 所示。这也是区别于继电器等其他控制系统最大的功能优势。
图2-18 PLC的可编程、调试功能
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PLC具有通信联网功能，可以与远程I/O、其他PLC之间、计算机之间、智能设备（如变频器、数控装置等）之间进行通信，如图 2-19 所示。
图2-19 PLC的通信联网功能
PLC具有数学运算、数据传送、转换、排序、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析、数据处理、模拟数据处理等。这些数据还可以与存储在存储器中的参考值进行比较，完成一定的控制操作，也可以将数据传输或直接打印输出。数据处理一般用于大型控制系统中，如无人控制的柔性制造系统及造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统中。
PLC的开关逻辑和顺序控制功能是应用最为广泛的领域，可取代传统继电器的组合逻辑控制、定时、计数、顺序控制等，既可用于单台设备控制，也可用于多机群控及自动化流水线，如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线及电镀流水线等。
PLC使用专用的运动控制模块，对直线运动或圆周运动的位置、速度和加速度进行控制，如机床、机器人及电梯等。
过程控制是指对温度、压力、流量及速度等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制，另外，为了使PLC能够完成加工过程中对模拟量的自动控制，还可以实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。过程控制一般在冶金、化工、热处理及锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
操作人员可以通过PLC的编程器或监视器对定时器、计数器及逻辑信号状态、数据区的数据进行设定，同时还可以对其PLC各部分的运行状态进行监视。
PLC内部设有故障诊断功能，可对系统的构成、硬件的状态、指令的正确性等进行诊断，当发现异常时，会控制报警系统发出报警提示声，同时在监视器上显示错误信息，当故障严重时，则会发出控制指令停止运行，从而提高PLC控制系统的安全性。