Sequential Function Chart (SFC)

À propos des Sequential Function Charts

Le Sequential Function Chart (SFC) est la vue état-machine d'un programme PLC cyclique — ce qui se passe maintenant et ce qui déclenche la phase suivante. C'est le cinquième langage défini par IEC 61131-3:2013 §6.5 et le sous-ensemble industriel de l'IEC 60848 GRAFCET. Là où ladder et fbd décrivent la logique combinatoire par balayage, le SFC décrit le séquencement temporel entre ces balayages : quelle étape est active, quand elle passe la main, ce qui s'exécute en parallèle.

En code de production, environ 10 % des réseaux sont écrits en SFC, mais ~100 % des machines séquentielles non triviales ont au moins un schéma SFC — réacteurs discontinus, cellules robotisées, lignes d'emballage, postes d'assemblage. Jusqu'à présent, il n'existait pas de bon DSL SFC open source : les IDE des fournisseurs (Studio 5000, TIA Portal, CODESYS) étaient la seule option. Schematex fournit un sous-ensemble IEC 61131-3 SFC conçu pour la génération par IA.

Distinct de state (statechart UML pour les interfaces réactives et les FSM de cycle de vie) : le SFC a une sémantique de balayage cyclique, des étapes initiales à double bordure, des qualificateurs de blocs d'action (N/S/R/L/D/P), et des branches à barre (barre simple = OU, barre double = ET).

1. Votre premier schéma SFC

Deux étapes, une transition, un marqueur initial :

sfc
step S0 [initial]
step S1
transition from: S0 to: S1: Trigger

S0 s'affiche comme un rectangle à double bordure (convention IEC pour l'étape initiale) ; S1 comme un rectangle à bordure simple. Entre eux se trouve une barre de transition horizontale avec le texte de condition Trigger à sa droite.

Si vous oubliez [initial], la première étape déclarée est automatiquement promue en étape initiale.

2. Étapes

step S_Filling [label: "Filling tank"]
  N FillValve_Open
  D Mixer_Run T#30s
  P StartChime

Une étape possède :

• Un identifiant (unique dans le schéma) — utilisé dans les transitions et les sauts.
• Un [label: "..."] facultatif pour l'affichage.
• Un [initial] facultatif (un seul autorisé) ou [final] (étape d'arrêt fournisseur, triple bordure).
• Zéro ou plusieurs blocs d'action, indentés d'un niveau, chacun avec une lettre qualificateur.

3. Transitions

Une transition déclare un lien orienté entre deux étapes avec une condition booléenne :

transition from: S0 to: S1: StartBtn
transition from: S1 to: S2: TankLevel >= 80.0 AND NOT EmergencyStop
transition T_Reset from: S5 to: S0: ResetBtn

Le texte de condition est opaque — Schematex le stocke tel quel et le restitue à côté de la barre. Chaque transition doit avoir une condition non vide ; utilisez TRUE pour les liens inconditionnels.

Les transitions dont les étapes from et to sont linéairement adjacentes dans le corps se restituent comme des barres en ligne entre les étapes. Les transitions dont la paire n'est pas linéairement adjacente (par exemple, un saut vers une étape antérieure) se restituent comme des flèches en marge à gauche ou à droite du schéma.

4. Qualificateurs d'action

Les actions s'attachent au côté droit d'une étape et s'exécutent selon leur lettre qualificateur :

Les qualificateurs paramétrés par le temps (L, D, SD, DS, SL) prennent un littéral de durée :

step S1
  L LimitedRun T#5s
  D DelayedRun T#2s

5. Branches alternatives (barre simple — OU)

Une seule branche est déclenchée par balayage, sélectionnée par la condition de transition :

step S0 [initial]
step S_Pick

alt from: S_Pick:
  branch [priority: 1]:
    transition: IsExpressShipping
    step S_Express
      N PrepExpressBox
    transition: TRUE
  branch [priority: 2]:
    transition: IsStandardShipping
    step S_Standard
      N PrepStandardBox
    transition: TRUE
merge_to: S_Ship

step S_Ship

transition from: S0 to: S_Pick: ProductOrdered
transition from: S_Ship to: S0: Shipped

Les lignes horizontales simples au-dessus et en dessous des branches sont les barres de divergence et de convergence. Chaque branche commence par sa transition d'entrée (entre la barre de divergence et la première étape) et se termine par une transition de sortie (entre la dernière étape et la barre de convergence).

6. Branches simultanées (barre double — ET)

Toutes les branches s'exécutent de manière concurrente ; le schéma attend à la convergence que chaque branche soit terminée :

sim from: S_Heat: TRUE
  branch:
    step S_Bake
      D Oven_Run T#15m
  branch:
    step S_Cool
      L Cooler_On T#5m
merge_to: S_Done: Bake_Done AND Cool_Done

Les deux lignes horizontales parallèles (écart de 4 px) au-dessus et en dessous des branches sont les barres simultanées. La transition partagée ci-dessus (TRUE ici) déclenche la divergence ; la transition partagée ci-dessous (Bake_Done AND Cool_Done) est vérifiée avant que la convergence ne soit déclenchée.

7. Sauts (boucles)

Une transition dont la cible est une étape antérieure s'affiche comme une flèche en marge :

step S0 [initial]
step S1
step S2
transition from: S0 to: S1: A
transition from: S1 to: S2: B
transition T_Reset from: S2 to: S0: ResetBtn
transition from: S2 to: S1: NOT ResetBtn

La transition en avant S2 → S1 (arête arrière) obtient la flèche en marge à droite ; le saut T_Reset vers S0 va à gauche. Chaque flèche en marge affiche son identifiant cible et sa condition.

8. Variables

Réutilisées depuis ladder et fbd :

var StartBtn: bool
var TankLevel: real
var BakeReady: bool
var Counter: counter
var T1: timer

Les variables déclarées dans les conditions et les actions ne sont pas validées — Schematex traite le texte du corps des conditions et des actions comme des chaînes opaques, de la même manière que state gère les gardes et les actions.

9. Limitations de la v0.1

• Les branches imbriquées (alt dans sim, sim dans alt) sont analysées, mais les heuristiques de mise en page en cas d'effondrement sont basiques ; des imbrications profondes peuvent se chevaucher.
• Les connecteurs en pointillés des paires d'actions S/R (qui relient visuellement une action S à son R correspondant ailleurs) sont différés.
• L'indicateur d'étape active au moment de l'exécution (remplissage jaune sur l'étape actuellement active) est différé — utile pour déboguer les intégrations qui exposent l'état d'exécution du PLC.
• Les ordres de forçage GRAFCET (hors portée, fonctionnalité exclusive à l'IEC 60848).
• L'étape finale est analysée avec [final] mais s'affiche avec la même double bordure que l'étape initiale ; la convention IEC de triple bordure est différée.

Exemples associés

Scénarios prêts à l'emploi depuis la galerie d'exemples :