順序功能圖（SFC）

關於順序功能圖

順序功能圖（SFC）是循環 PLC 程式的狀態機視圖——現在正在執行什麼，以及什麼觸發下一個階段。它是 IEC 61131-3:2013 §6.5 定義的第五種語言，也是 IEC 60848 GRAFCET 的工程子集。**梯形圖**和 **FBD**描述每次掃描的組合邏輯，SFC 則描述跨掃描的時序：哪個步驟處於活躍狀態、何時移交、哪些部分平行執行。

在實際生產程式碼中，約 10% 的網路以 SFC 編寫，但約 100% 的非瑣碎循序機器都至少有一個 SFC 圖表——批次反應器、機器人工作站、包裝線、組裝站。在此之前，一直沒有好用的開源 SFC DSL：廠商 IDE（Studio 5000、TIA Portal、CODESYS）是唯一選項。Schematex 為 AI 生成設計了 IEC 61131-3 SFC 子集。

與**狀態圖**（用於響應式 UI 和生命週期 FSM 的 UML 狀態圖）不同：SFC 具有循環掃描語義、雙邊框的初始步驟、動作塊限定符（N/S/R/L/D/P），以及基於橫線的分支（單橫線 = OR，雙橫線 = AND）。

1. 第一個圖表

兩個步驟、一個轉換、一個初始標記：

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

S0 渲染為雙邊框矩形（IEC 初始步驟慣例）；S1 為單邊框矩形。它們之間是一條水平轉換橫線，條件文字 Trigger 在其右側。

若遺漏了 [initial]，第一個宣告的步驟會自動提升為初始步驟。

2. 步驟

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

一個步驟包含：

• id（在整個圖表中唯一）——用於轉換和跳轉。
• 可選的 [label: "..."] 顯示名稱。
• 可選的 [initial]（只允許一個）或 [final]（廠商停止步驟，三邊框）。
• 零個或多個動作塊，縮排一層，每個帶有限定符字母。

3. 轉換

轉換宣告兩個步驟之間帶有布林條件的有向連結：

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

條件文字是不透明的——Schematex 原封不動地儲存並在橫線旁渲染。每個轉換必須有非空的條件；對於無條件連結使用 TRUE。

from 和 to 在主體中線性相鄰的轉換會在步驟之間渲染為內嵌橫線。配對不線性相鄰的轉換（例如跳回較早步驟）會在圖表左側或右側渲染為邊距箭頭。

4. 動作限定符

動作附著在步驟右側，根據其限定符字母執行：

時間參數化限定符（L、D、SD、DS、SL）接受持續時間字面值：

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

5. 替代分支（單橫線 — OR）

每次掃描只有一個分支觸發，由轉換條件決定：

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

分支上下各一條水平單線，分別是發散橫線和收斂橫線。每個分支以進入轉換（在發散橫線與第一個步驟之間）開始，以退出轉換（在最後一個步驟與收斂橫線之間）結束。

6. 同時分支（雙橫線 — AND）

所有分支並發執行；圖表在收斂處等待，直到每個分支都完成：

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

分支上下各有兩條平行水平線（間距 4px），即同時橫線。上方的共享轉換（這裡是 TRUE）觸發發散；下方的共享轉換（Bake_Done AND Cool_Done）在收斂觸發前進行檢查。

7. 跳轉（迴圈）

目標是較早步驟的轉換渲染為邊距箭頭：

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

正向的 S2 → S1（回邊）在右側取得邊距箭頭；T_Reset 跳回 S0 在左側。每個邊距箭頭顯示其目標 id 和條件。

8. 變數

與 ladder 和 fbd 共用：

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

在條件和動作中宣告的變數不進行驗證——Schematex 將條件／動作主體文字視為不透明字串，與 state 處理守衛和動作的方式相同。

9. v0.1 限制

• 巢狀分支（alt 中的 sim、sim 中的 alt）可以解析，但佈局折疊啟發式較為基礎；深度巢狀可能重疊。
• S/R 動作對虛線連接器（在視覺上將 S 動作與其他地方配對的 R 連接）已延後實作。
• 活躍步驟執行時指示器（當前活躍步驟的黃色填充）已延後實作——對呈現 PLC 執行時狀態的偵錯整合有用。
• GRAFCET 強制命令（超出 IEC 60848 專屬功能範圍）。
• 終止步驟以 [final] 解析但以與初始步驟相同的雙邊框渲染；IEC 三邊框慣例已延後實作。

相關範例

來自範例圖庫的即用情境：