اصل اصلی شامل شکستن کانال‌های ورودی/خروجی داخلی یک PLC سنتی به «ماژول‌های پایانه» مجزا و مستقل و اتصال آنها از طریق یک گذرگاه-زمان واقعی-سرعت بالا است. هر ماژول ورودی/خروجی، دریافت یا خروجی سیگنال را کنترل می کند، اما خود عملیات پیچیده منطقی را انجام نمی دهد. در عوض، داده ها را برای پردازش متمرکز به کنترل کننده اصلی ارسال می کند.
سیستم های ورودی/خروجی Beckhoff معمولاً از یک کوپلر یا یک کنترلر یکپارچه همراه با ماژول های ترمینال تشکیل شده اند. در داخل، ماژول‌های ترمینال از طریق گذرگاه E-(گذرگاه الکترونیکی) زنجیره‌ای می‌شوند تا توزیع برق و تبادل داده را تسهیل کنند، در حالی که در خارج، با کنترل‌کننده اصلی با استفاده از EtherCAT ارتباط برقرار می‌کنند. EtherCAT با پردازش "در حال پرواز" مشخص می‌شود، جایی که داده‌ها به سرعت خوانده یا نوشته می‌شوند که فریم از هر ماژول عبور می‌کند- نیاز به ایستگاه را از بین می‌برد-با-تجزیه ایستگاه‌های معمولی فیلدباس‌های سنتی-در نتیجه عملکرد بی‌درنگ و همگام‌سازی استثنایی{10} تضمین می‌شود.
کنترل‌کننده اصلی به‌طور دوره‌ای فریم‌های EtherCAT را ارسال می‌کند و به همه ماژول‌های ورودی/خروجی اجازه می‌دهد تا عملیات خواندن/نوشتن مربوطه خود را هنگام عبور فریم داده انجام دهند. سیگنال های ورودی در طول چرخه اسکن به ناحیه تصویر فرآیند کنترلر نگاشت می شوند، در حالی که سیگنال های خروجی در چرخه بعدی به دستگاه های میدانی به روز می شوند. هنگامی که با سیستم TwinCAT یکپارچه می شود، این داده ورودی/خروجی مستقیماً به متغیرهای درون منطق کنترل نگاشت می شود و یک مدل عملیاتی "سخت افزار-به عنوان-متغیرها" را امکان پذیر می کند. این مکانیسم به سیستم اجازه می دهد تا معماری توزیع شده را حفظ کند و در عین حال تجربه کنترل قطعی مشخصه یک PLC متمرکز را ارائه دهد.