Язык ПЛК SFC — последовательные функциональные диаграммы

SFC (Sequential Function Chart) — язык ПЛК для программирования последовательных алгоритмов. Основан на теории сетей Петри. Программа описывается как ориентированный граф из шагов и переходов между ними.

Структура SFC-программы

• Step (шаг) — состояние, в котором выполняются определённые действия (Actions). У шага есть флаг активности (TRUE когда шаг активен)
• Transition (переход) — условие (BOOL) между двумя шагами. Когда условие TRUE и предыдущий шаг активен — активируется следующий шаг
• Action (действие) — что происходит на шаге. Может быть набором инструкций на LD, FBD, ST или IL
• Начальный шаг — обозначается двойной рамкой, активен при старте программы
• Параллельные ветви — расхождение (||) и схождение (||) для одновременного выполнения
• Альтернативные ветви — расхождение (+) и схождение (+) для выбора одного из путей

Что хорошо делается на SFC

• Пошаговые машинные циклы — пресса, манипуляторы, автоматы розлива
• Технологические процессы с чёткими стадиями — варка, смешивание, выдержка, слив
• Пусконаладка/останов оборудования — последовательность разогрева, вентиляции, работы, охлаждения
• Диагностика состояний — на HMI видно какой шаг активен, легко искать «застрявший» процесс
• Процессы с параллелизмом — одновременная работа нескольких ветвей (загрузка + контроль + уведомления)

Что хуже делается

• Непрерывное регулирование — PID лучше делать на FBD
• Простая комбинаторная логика — LD/FBD проще
• Быстрые циклы миллисекундного уровня — SFC добавляет накладные расходы

Отличия от конечных автоматов (FSM)

SFC и есть графическое представление FSM с расширениями IEC: параллелизм, иерархия (вложенные SFC), квалификаторы действий (N, S, R, L, D, P).

Квалификаторы действий

• N (Non-stored) — действие выполняется пока шаг активен
• S (Set) — установить и держать (до явного R)
• R (Reset) — сбросить ранее установленное
• L (Limited) — выполнять не дольше заданного времени
• D (Delayed) — отложенное начало
• P (Pulse) — импульс в начале шага

Поддержка средами

• CODESYS — полная поддержка SFC с визуальной отладкой
• Siemens TIA Portal — GRAPH (аналог SFC) для S7-1500
• Beckhoff TwinCAT — SFC через CODESYS-ядро
• Rockwell Studio 5000 — SFC для ControlLogix
• ОВЕН CODESYS — для ПЛК200/210

Применение

• Автоматика технологических линий (упаковка, розлив, сборка)
• Автоматика печей и реакторов с программой нагрева
• Пусконаладочные последовательности крупных ПВУ
• Автоматика лифтов, подъёмников, манипуляторов
• Автоматика резервирования: активный → резервный с проверками

Проектировщики ценят SFC за то, что программа читается как технологическая карта процесса.