Principiul de bază implică descompunerea canalelor I/O interne ale unui PLC tradițional în „module terminale” individuale, independente și conectarea acestora printr-o magistrală de-viteză mare,-în timp real. Fiecare modul I/O se ocupă de achiziția sau de ieșire de semnal, dar nu realizează operațiuni logice complexe; în schimb, transmite datele controlorului principal pentru procesare centralizată.
Sistemele I/O Beckhoff constau de obicei dintr-un cuplaj sau un controler integrat combinat cu module terminale. Intern, modulele terminale sunt conectate-în lanț prin intermediul E-bus (magistrală electronică) pentru a facilita distribuția energiei și schimbul de date, în timp ce în exterior, ele comunică cu controlerul principal folosind EtherCAT. EtherCAT se caracterizează prin procesarea „din mers”, în care datele sunt citite sau scrise rapid pe măsură ce cadrul trece prin fiecare modul-eliminând nevoia de stație-prin-parsarea stației tipice magistralelor de teren tradiționale-asigurând astfel performanțe excepționale și sincronizare în timp real-.
Controlerul principal transmite periodic cadre EtherCAT, permițând tuturor modulelor I/O să efectueze operațiunile de citire/scriere corespunzătoare pe măsură ce cadrul de date trece. Semnalele de intrare sunt mapate în zona imaginii de proces a controlerului în timpul ciclului de scanare, în timp ce semnalele de ieșire sunt actualizate către dispozitivele de teren în ciclul următor. Când sunt integrate cu sistemul TwinCAT, aceste date I/O sunt mapate direct la variabile din logica de control, permițând un model operațional „hardware-ca-variabile”. Acest mecanism permite sistemului să mențină o arhitectură distribuită, oferind în același timp experiența de control deterministă caracteristică unui PLC centralizat.