功能模塊或智能模塊是壹個獨立的計算機系統，有自己的CPU、系統程序、存儲器以及與PLC系統總線相連的接口。作為PLC系統的壹個模塊，它通過總線與PLC相連，進行數據交換，並在PLC的協調管理下獨立地進行工作。
PLC的特殊功能模塊種類很多，如高速計數模塊、PID控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊等。
隨著PLC在工業控制中的廣泛應用和發展，為了增強其功能，擴大其應用範圍，生產廠家開發了許多供用戶選用的特殊功能模塊。
1)模擬量輸入／輸出模塊
模擬量的輸入模塊在過程控制中的應用很廣泛，如溫度、壓力、流量、酸堿度、位移等都是檢測對應的電壓、電流模擬量，再經過壹定的運算（如PID）後控制生產過程，達到壹定的目的（如恒溫、恒壓等）。模擬量經傳感器和變送器轉換為標準的信號（IEC標準4～20mA為電流信號，或1~5V、-10～10V、0～10V的直流電壓信號）。輸入模塊用A/D轉換器將它們轉換成數字量，送給CPU模塊處理。因此，模擬量輸入模塊又叫A/D轉換輸入模塊。
模擬量輸出模塊是將CPU模塊處理後的二進制數字信號轉換為模擬電壓或電流，再用其控制執行機構。因此，模擬量輸出模塊又叫D/A轉換輸出模塊。
總之，模擬量I/O模塊的主要任務是完成A/D轉換（模擬量輸入）和D/A轉換（模擬量輸出）。
小型PLC往往沒有模擬量I/O模塊，或者只有通道數有限的8位A/D、D/A模塊。大、中型PLC可以配置成百上千個模擬量通道。它們的D/A，A/D轉換器是12位的。模擬量I/O模塊的輸入／輸出信號可以是電壓或電流，可以是單極性的如0~5V、0～10V、1~5V、4～20mA，也可以是雙極性的如±5V、±10V和±20mA，壹般可輸入多種量程的電流或電壓。
2)高速計數器模塊
高速計數器模塊是工業控制中常用的智能模塊之壹。它可把過程控制變量（如位置信號、速度值、流量值累計等）送入PLC。這些參量的變化速度很快，脈沖寬度小於PLC掃描周期，若按正常掃描輸入／輸出信號來處理，則會丟失部分參量。因此，使用脫離PLC而獨立計數的高速計數器對這些參量計數。高速計數模塊可對幾萬赫茲甚至上兆赫茲的脈沖計數。當計數器的當前值等於或大於預置值時，輸出被驅動（這壹過程與PLC的掃描過程無關，可保證負載被及時驅動）。
3)PID過程控制模塊
比例／積分／微分(PID)控制模塊是實現對連續變化的模擬量閉環控制的智能模塊，如圖1-2-8所示。PID模塊可以看成壹個過程調節器。在PID模塊上有輸入／輸出接口和進行閉環控制運算的CPU，壹般可以控制多個閉環。
4)中斷輸入模塊與快速響應模塊
中斷輸入模塊適用於快速響應的控制系統。過程控制接收到中斷輸入信號後，暫停正在運行的主程序，轉而執行中斷程序，執行完後返回，繼續執行主程序。
快速響應模塊的功能與通用的開關量I/O模塊功能相似。它們之間的主要區別是在相同條件下，快速響應模塊能將輸入量的變化較快地反映到輸出量上。
PLC的輸入量與輸出量之間存在因掃描工作方式引起的延遲（輸入量的變化，壹般要在壹個掃描周期後，才能反映到輸出上）。這種延遲最長可達兩個以上掃描周期。快速響應模塊的使用可實現快速輸入／輸出控制。模塊輸出響應的延遲僅受電路中的硬件影響，不受PLC掃描周期的影響，即模塊的輸出由輸入量直接控制，同時還受用戶程序的控制。
5)運動控制模塊
運動控制模塊通過輸出脈沖控制位置移動量和移動速度，可分為單坐標控制和雙坐標控制。雙坐標控制可實現麗坐標運動協調。這實際上是通過PLC運動控制模塊實現的數控(NC)技術。
位置控制壹般采用閉環控制，用伺服電動機作驅動裝置。如果用步進電動機做驅動裝置，那麽既可采用開環控制，也可用閉環控制。模塊用存儲器來存儲給定的運動曲線，模塊從位置傳感器得到當前的位置值，並與給定值相比較，比較的結果用來控制伺服電動機或步進電動機的驅動裝置。
6)通信模塊
PLC的通信模塊相當於局域網中的網絡接口。通過通信數據模塊總線和PLC的主機連接，用硬件和軟件壹起來實現通信協議。PLC的通信模塊壹般配有幾種接口，可以通過通信模塊上的選擇開關進行接口選擇，實現與別的PLC智能控制設備或計算機之間的通信。