顺序功能图（SFC）

关于顺序功能图

顺序功能图（SFC）是循环扫描 PLC 程序的状态机视图——展示当前正在执行什么，以及什么触发下一个阶段。它是 IEC 61131-3:2013 §6.5 定义的第五种编程语言，也是 IEC 60848 GRAFCET 的工程子集。**梯形图（ladder）和功能块图（fbd）**描述每次扫描的组合逻辑，而 SFC 描述跨扫描的时序：哪个步骤处于激活状态、何时切换、哪些步骤并行执行。

在实际生产代码中，约 10% 的网络用 SFC 编写，但几乎所有复杂顺序机器都至少有一张 SFC 图——批次反应器、机器人单元、包装线、装配工位。此前没有优质的开源 SFC DSL：供应商 IDE（Studio 5000、TIA Portal、CODESYS）是唯一选择。Schematex 提供一个专为 AI 生成设计的 IEC 61131-3 SFC 子集。

与**状态图（state）**（用于响应式 UI 和生命周期 FSM 的 UML 状态图）的区别：SFC 具有循环扫描语义、双边框初始步、动作块限定符（N/S/R/L/D/P）以及基于线条的分支（单线 = OR，双线 = AND）。

1. 第一张图

两个步骤、一个转换、一个初始标记：

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

S0 渲染为双边框矩形（IEC 初始步惯例）；S1 为单边框矩形。两者之间是一条水平转换线，条件文字 Trigger 位于其右侧。

若忘记写 [initial]，第一个声明的步骤会自动提升为初始步。

2. 步骤

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

步骤包含：

• ID（在图表中唯一）——用于转换和跳转。
• 可选的 [label: "..."]，用于显示名称。
• 可选的 [initial]（只允许一个）或 [final]（供应商停止步，三重边框）。
• 零个或多个动作块，向右缩进一层，每个带一个限定符字母。

3. 转换

转换声明两个步骤之间的有向链接，并附带布尔条件：

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

条件文字为不透明字符串——Schematex 原样存储并渲染在线旁。每个转换必须有非空条件；无条件链接使用 TRUE。

from 和 to 在文档中线性相邻的转换，渲染为步骤之间的内联线条。from/to 不线性相邻的转换（例如跳回更早的步骤）渲染为图表左侧或右侧的边距箭头。

4. 动作限定符

动作附加在步骤右侧，按限定符字母的规则执行：

带时间参数的限定符（L、D、SD、DS、SL）需接时长字面量：

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

5. 选择分支（单线——OR）

每次扫描只有一个分支触发，由转换条件决定：

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

分支上下方的单水平线分别是分叉线和汇合线。每个分支以入口转换（分叉线到第一个步骤之间）开始，以出口转换（最后一个步骤到汇合线之间）结束。

6. 同步分支（双线——AND）

所有分支并发执行；图表在汇合处等待，直到每个分支完成：

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

分支上下方的两条平行水平线（间距 4px）是同步线。上方的共享转换（此处为 TRUE）触发分叉；下方的共享转换（Bake_Done AND Cool_Done）在汇合触发前检验。

7. 跳转（循环）

目标为更早步骤的转换渲染为边距箭头：

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

正向 S2 → S1（回边）的边距箭头在右侧；T_Reset 跳回 S0 的箭头在左侧。每个边距箭头显示目标 ID 和条件。

8. 变量

与 ladder 和 fbd 共用：

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

在条件和动作中声明的变量不做校验——Schematex 将条件/动作正文视为不透明字符串，与 state 处理守卫和动作的方式一致。

9. v0.1 已知限制

• 嵌套分支（alt 中嵌套 sim，sim 中嵌套 alt）可以解析，但布局折叠启发式算法较基础；深层嵌套可能出现重叠。
• S/R 动作对虚线连接（视觉上将 S 动作与其他位置的匹配 R 相连）暂缓实现。
• 激活步运行时指示器（当前激活步的黄色填充）暂缓实现——对浮现 PLC 运行时状态的调试集成有用。
• GRAFCET 强制命令（仅 IEC 60848 特有功能，超出范围）。
• 最终步使用 [final] 解析，但渲染时与初始步使用相同的双边框；IEC 三重边框惯例暂缓实现。

相关示例

来自示例库的即用场景：