Sequential Function Chart (SFC)

Sobre Sequential Function Charts

Sequential Function Chart (SFC) é a visão de máquina de estados de um programa PLC cíclico — o que está acontecendo agora e o que dispara a próxima fase. É a quinta linguagem definida pela IEC 61131-3:2013 §6.5 e o subconjunto de engenharia da IEC 60848 GRAFCET. Enquanto ladder e fbd descrevem lógica combinacional por varredura, o SFC descreve o sequenciamento temporal entre eles: qual passo está ativo, quando ocorre a transferência e o que roda em paralelo.

Em código de produção, ~10% das redes são escritas em SFC, mas ~100% das máquinas sequenciais não triviais têm pelo menos um diagrama SFC — reatores de batelada, células robóticas, linhas de embalagem, estações de montagem. Até agora não havia uma DSL SFC open-source de qualidade: as IDEs dos fabricantes (Studio 5000, TIA Portal, CODESYS) eram a única opção. O Schematex oferece um subconjunto SFC da IEC 61131-3 projetado para geração por IA.

Distinto de state (statechart UML para UIs reativas e FSMs de ciclo de vida): o SFC tem semântica de varredura cíclica, passos iniciais com borda dupla, qualificadores de bloco de ação (N/S/R/L/D/P) e ramificações baseadas em barras (barra simples = OR, barra dupla = AND).

1. Seu primeiro diagrama

Dois passos, uma transição e um marcador inicial:

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

S0 é renderizado como um retângulo com borda dupla (convenção IEC de passo inicial); S1 como um retângulo com borda simples. Entre eles há uma barra de transição horizontal com o texto de condição Trigger à sua direita.

Se você esquecer o [initial], o primeiro passo declarado é promovido automaticamente a inicial.

2. Passos

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

Um passo tem:

• Um id (único no diagrama) — usado em transições e saltos.
• Um [label: "..."] opcional para exibição.
• Um [initial] opcional (apenas um permitido) ou [final] (passo de parada do fabricante, três bordas).
• Zero ou mais blocos de ação, indentados um nível, cada um com uma letra qualificadora.

3. Transições

Uma transição declara um link direcionado entre dois passos com uma condição booleana:

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

O texto da condição é opaco — o Schematex o armazena literalmente e o renderiza ao lado da barra. Toda transição deve ter uma condição não vazia; use TRUE para links incondicionais.

Transições cujos from e to são adjacentes linearmente no corpo são renderizadas como barras inline entre os passos. Transições cujo par não é adjacente linearmente (por exemplo, um salto de volta a um passo anterior) são renderizadas como setas de margem à esquerda ou à direita do diagrama.

4. Qualificadores de ação

As ações são anexadas ao lado direito de um passo e executadas de acordo com sua letra qualificadora:

Qualificadores parametrizados por tempo (L, D, SD, DS, SL) recebem um literal de duração:

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

5. Ramificações alternativas (barra simples — OR)

Apenas uma ramificação é executada por varredura, escolhida pela condição de transição:

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

As linhas horizontais simples acima e abaixo das ramificações são as barras de divergência e convergência. Cada ramificação começa com sua transição de entrada (entre a barra de divergência e o primeiro passo) e termina com uma transição de saída (entre o último passo e a barra de convergência).

6. Ramificações simultâneas (barra dupla — AND)

Todas as ramificações são executadas concorrentemente; o diagrama aguarda na convergência até que cada ramificação termine:

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

As duas linhas horizontais paralelas (com espaçamento de 4px) acima e abaixo das ramificações são as barras simultâneas. A transição compartilhada acima (TRUE aqui) dispara a divergência; a transição compartilhada abaixo (Bake_Done AND Cool_Done) é verificada antes de a convergência ocorrer.

7. Saltos (loops)

Uma transição cujo alvo é um passo anterior é renderizada como uma seta de margem:

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

O avanço S2 → S1 (back-edge) recebe a seta de margem à direita; o salto T_Reset de volta para S0 vai à esquerda. Cada seta de margem exibe o id de destino e a condição.

8. Variáveis

Reutilizadas de ladder e fbd:

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

Variáveis declaradas em condições e ações não são validadas — o Schematex trata o texto do corpo de condição/ação como strings opacas, da mesma forma que state lida com guards e ações.

9. Limitações da v0.1

• Ramificações aninhadas (alt dentro de sim, sim dentro de alt) são parseadas, mas as heurísticas de layout para colapso são básicas; ninhos profundos podem se sobrepor.
• Conectores tracejados de par de ação S/R (que vinculam visualmente uma ação S ao seu R correspondente em outro lugar) são adiados.
• Indicador de passo ativo em tempo de execução (preenchimento amarelo no passo atualmente ativo) é adiado — útil para depurar integrações que expõem o estado de tempo de execução do PLC.
• Ordens de forçamento GRAFCET (fora do escopo — recurso exclusivo da IEC 60848).
• Passo final é parseado com [final], mas renderizado com a mesma borda dupla do inicial; a convenção de borda tripla da IEC é adiada.

Exemplos relacionados

Cenários prontos para uso da galeria de exemplos: