Prinsip intinya melibatkan pengelompokan saluran I/O internal PLC tradisional menjadi "modul terminal" tersendiri yang independen dan menghubungkannya melalui bus-berkecepatan tinggi-waktu nyata. Setiap modul I/O menangani perolehan atau keluaran sinyal tetapi tidak melakukan operasi logika kompleks itu sendiri; sebaliknya, ia meneruskan data ke pengontrol utama untuk pemrosesan terpusat.
Sistem I/O Beckhoff biasanya terdiri dari coupler atau pengontrol terintegrasi yang dikombinasikan dengan modul terminal. Secara internal, modul terminal dirangkai-daisy melalui bus E-(bus elektronik) untuk memfasilitasi distribusi daya dan pertukaran data, sementara secara eksternal, modul tersebut berkomunikasi dengan pengontrol utama menggunakan EtherCAT. EtherCAT dicirikan oleh pemrosesan "on-sambil-cepat", yaitu data dibaca atau ditulis dengan cepat saat frame melewati setiap modul-menghilangkan kebutuhan penguraian stasiun-demi-stasiun yang umum dilakukan pada fieldbus tradisional-sehingga memastikan kinerja dan sinkronisasi-waktu nyata yang luar biasa.
Pengontrol master secara berkala mentransmisikan frame EtherCAT, memungkinkan semua modul I/O melakukan operasi baca/tulis masing-masing saat frame data lewat. Sinyal masukan dipetakan ke area gambar proses pengontrol selama siklus pemindaian, sedangkan sinyal keluaran diperbarui ke perangkat lapangan pada siklus berikutnya. Ketika diintegrasikan dengan sistem TwinCAT, data I/O ini langsung dipetakan ke variabel dalam logika kontrol, sehingga memungkinkan model operasional "perangkat keras-sebagai-variabel". Mekanisme ini memungkinkan sistem untuk mempertahankan arsitektur terdistribusi sambil memberikan karakteristik pengalaman kontrol deterministik dari PLC terpusat.