순차 기능 차트 (SFC)

순차 기능 차트란

**순차 기능 차트(Sequential Function Chart, SFC)**는 주기적 PLC 프로그램의 상태 머신 뷰입니다. 현재 어떤 단계가 실행 중인지, 그리고 어떤 조건이 다음 단계로의 전환을 유발하는지를 표현합니다. SFC는 **IEC 61131-3:2013 §6.5**에서 정의된 다섯 번째 언어이며, IEC 60848 GRAFCET의 엔지니어링 하위 집합입니다. **ladder**와 **fbd**가 스캔 단위의 조합 논리를 기술한다면, SFC는 그 위에서 동작하는 시간적 순서를 기술합니다. 어떤 스텝이 활성화되어 있는지, 언제 다음으로 넘어가는지, 어떤 동작이 병렬로 실행되는지를 표현합니다.

실제 생산 코드에서 SFC로 작성되는 네트워크 비율은 약 10%이지만, 비순차적이지 않은 시퀀셜 머신이라면 거의 100%가 SFC 차트를 한 장 이상 포함합니다. 배치 반응기, 로봇 셀, 포장 라인, 조립 스테이션 등이 대표적입니다. 지금까지 오픈 소스 SFC DSL은 마땅한 것이 없었으며, Studio 5000, TIA Portal, CODESYS 같은 벤더 IDE만이 유일한 선택지였습니다. Schematex는 AI 생성을 위해 설계된 IEC 61131-3 SFC 하위 집합을 제공합니다.

state(반응형 UI 및 생명 주기 FSM을 위한 UML 상태 차트)와의 차이점: SFC는 순환 스캔 시맨틱, 이중 테두리 초기 스텝, 액션 블록 한정자(N/S/R/L/D/P), 그리고 바(bar) 기반 분기(단일 바 = OR, 이중 바 = AND)를 사용합니다.

1. 첫 번째 차트

두 개의 스텝, 하나의 트랜지션, 그리고 초기 마커:

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

S0은 이중 테두리 사각형(IEC 초기 스텝 표기 방식)으로, S1은 단일 테두리 사각형으로 렌더링됩니다. 두 스텝 사이에는 수평 트랜지션 바가 있으며, 조건 텍스트 Trigger가 오른쪽에 표시됩니다.

[initial]을 지정하지 않으면 첫 번째로 선언된 스텝이 자동으로 초기 스텝으로 승격됩니다.

2. 스텝

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

스텝은 다음으로 구성됩니다.

• id (차트 내 고유값) — 트랜지션 및 점프에서 사용됩니다.
• 선택적 [label: "..."] — 표시명.
• 선택적 [initial](하나만 허용) 또는 [final](벤더의 정지 스텝, 삼중 테두리).
• 한 수준 들여쓴 액션 블록 0개 이상, 각각 한정자 문자를 가집니다.

3. 트랜지션

트랜지션은 불리언 조건과 함께 두 스텝 간의 방향성 있는 연결을 선언합니다.

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

조건 텍스트는 불투명합니다. Schematex는 이를 그대로 저장하고 바 옆에 렌더링합니다. 모든 트랜지션은 비어 있지 않은 조건을 가져야 합니다. 무조건부 연결에는 TRUE를 사용하십시오.

from과 to가 본문에서 선형으로 인접한 트랜지션은 스텝들 사이에 인라인 바로 렌더링됩니다. 선형으로 인접하지 않은 쌍(예: 이전 스텝으로의 점프)은 차트의 좌측 또는 우측에 마진 화살표로 렌더링됩니다.

4. 액션 한정자

액션은 스텝의 오른쪽에 부착되며, 한정자 문자에 따라 실행됩니다.

시간 매개변수화된 한정자(L, D, SD, DS, SL)는 지속 시간 리터럴을 사용합니다.

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

5. 대안 분기 (단일 바 — OR)

스캔당 하나의 분기만 실행되며, 트랜지션 조건에 의해 선택됩니다.

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

분기 위아래의 단일 수평 선이 각각 발산 바(divergence bar)와 수렴 바(convergence bar)입니다. 각 분기는 진입 트랜지션(발산 바와 첫 번째 스텝 사이)으로 시작하고 종료 트랜지션(마지막 스텝과 수렴 바 사이)으로 끝납니다.

6. 동시 분기 (이중 바 — AND)

모든 분기가 동시에 실행되며, 모든 분기가 완료될 때까지 차트는 수렴 지점에서 대기합니다.

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

분기 위아래의 두 개의 수평 평행선(간격 4px)이 동시 바입니다. 상단의 공유 트랜지션(여기서는 TRUE)이 발산을 유발하고, 하단의 공유 트랜지션(Bake_Done AND Cool_Done)이 수렴 발생 전에 확인됩니다.

7. 점프 (루프)

대상이 이전 스텝인 트랜지션은 마진 화살표로 렌더링됩니다.

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

전방 S2 → S1(역방향 엣지)은 우측 마진 화살표로, T_Reset의 S0으로의 점프는 좌측으로 표시됩니다. 각 마진 화살표에는 대상 id와 조건이 표시됩니다.

8. 변수

ladder와 fbd에서 재사용됩니다.

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

조건 및 액션에서 선언된 변수는 유효성 검사가 이루어지지 않습니다. Schematex는 조건/액션 본문 텍스트를 불투명한 문자열로 처리하며, 이는 state가 가드 및 액션을 처리하는 방식과 동일합니다.

9. v0.1 제한 사항

• 중첩 분기(alt-in-sim, sim-in-alt)는 파싱되지만, 레이아웃 축소 휴리스틱이 기본적이므로 깊은 중첩은 겹칠 수 있습니다.
• S/R 액션 쌍의 점선 연결자(S 액션과 다른 곳의 대응하는 R을 시각적으로 연결)는 지연되었습니다.
• 활성 스텝 런타임 표시기(현재 활성 스텝의 노란색 채우기)는 지연되었습니다. PLC 런타임 상태를 표면화하는 디버깅 통합에 유용합니다.
• GRAFCET 강제 명령(IEC 60848 전용 기능으로 범위 외).
• 최종 스텝은 [final]로 파싱되지만 초기 스텝과 동일한 이중 테두리로 렌더링됩니다. IEC 삼중 테두리 표기 방식은 지연되었습니다.

관련 예제

예제 갤러리의 바로 사용 가능한 시나리오: