El principio básico implica dividir los canales de E/S internos de un PLC tradicional en "módulos terminales" individuales e independientes y conectarlos a través de un bus de alta-velocidad y-tiempo real. Cada módulo de E/S maneja la adquisición o salida de señales, pero no realiza operaciones lógicas complejas por sí mismo; en cambio, pasa datos al controlador maestro para su procesamiento centralizado.
Los sistemas de E/S de Beckhoff suelen constar de un acoplador o un controlador integrado combinado con módulos de terminales. Internamente, los módulos terminales están-encadenados a través del E-bus (bus electrónico) para facilitar la distribución de energía y el intercambio de datos, mientras que externamente, se comunican con el controlador maestro mediante EtherCAT. EtherCAT se caracteriza por un procesamiento "sobre la marcha"--, donde los datos se leen o escriben rápidamente a medida que la trama pasa a través de cada módulo-eliminando la necesidad de análisis estación-por-estación típico de los buses de campo tradicionales-garantizando así un rendimiento y una sincronización excepcionales-en tiempo real.
El controlador maestro transmite periódicamente tramas EtherCAT, lo que permite que todos los módulos de E/S realicen sus respectivas operaciones de lectura/escritura a medida que pasa la trama de datos. Las señales de entrada se asignan al área de imagen del proceso del controlador durante el ciclo de escaneo, mientras que las señales de salida se actualizan a los dispositivos de campo en el ciclo posterior. Cuando se integra con el sistema TwinCAT, estos datos de E/S se asignan directamente a variables dentro de la lógica de control, lo que permite un modelo operativo de "hardware-como-variables". Este mecanismo permite que el sistema mantenga una arquitectura distribuida al tiempo que ofrece la experiencia de control determinista característica de un PLC centralizado.