PLC有多种分类方法。按I/O点数可分为小、中和大型PLC；按结构形式可分为整体式和模块式；按性能强弱可分为低档、中档和高档机等。
1、PLC按I/O点数分类
①小型机
小型PLC一般以开关量控制为主，输入、输出点数一般在256点以下，用户程序存储器容量在4K左右。现在的高性能小型PLC还具有一定的通信能力和少量的模拟量处理能力。这类的PLC的特点是价格低、体积小巧、结构紧凑，适合于控制单台设备和开发机电一体化产品。
②中型机
中型PLC的输入、输出总点数在256到2048点之间，用户程序存储器容量达到8K左右。中型PLC不仅具有开关量和模拟量的控制功能，还具有更强的数字计算能力，它的通信功能和模拟量处理功能更强大，中型机比小型机功能更丰富，中型机适用于更复杂的逻辑控制系统以及过程控制系统场合。
③大型机
大型机总点数在2048点 以上，用户程序储存器容量达到16K以上。大型PLC的性能已经与工业控制计算机相当，它具有计算、控制和调节的能力，还具有强大的网络结构和通信联网能力，有些PLC还具有冗余能力。监视系统能够表示过程的动态流程，记录各种曲线，PID调节参数等，它可配备多种智能板卡，构成一台多功能系统， 系统还可以和其他型号的控制器互联，和上位机相联，组成一个集中分散的生产过程和产品质量控制系统。大型机适用于设备自动化控制、过 程自动化控制和过程监控系统。
2、PLC根据结构形式分类
①整体式结构
整体式结构的PLC的基本部件，如CPU板、输入板、输出板、电源板等紧凑地安装在一个标准的机壳内，构成一个整体，组成PLC的一个基本单元(主机)或扩展单元。基本单元上设有扩展端口，通过扩展电缆与扩展单元相连，配有许多专用的特殊功能的模块，如模拟量输入/输出模块、热电偶/热电阻模块、通信模块等，以构成PLC不同的配置。
②模块式结构
模块式结构的PLC是由一些模块单元构成，这些标准模块如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块和各种功能模块等，将这些模块插在框架上和基板上即可。各个模块功能是独立的，外形尺寸是统一的，可根据需要灵活配置。目前大、中型PLC都采用模块式结构。
3、PLC根据性能强弱分类
①低档PLC
具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。
②中档PLC
除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。
③高档PLC
除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。
