連続関数チャート（SFC）
連続関数チャート（SFC）は、離散事象の手順や状態遷移を視覚的に表現する方式であり、製造装置やプロセス設備のシーケンス制御を明快に設計・保守するための図式表現である。起点となる初期ステップ、条件式で駆動される遷移、ステップに付随するアクションを基本要素とし、逐次・並列・選択といった流れを組み合わせて動作全体を構成する。連続関数チャート（SFC）はIEC 61131-3に規定され、GRAFCET（IEC 60848）に由来する記法を採り、PLCやDCS上での実装と親和性が高い。ラダー図（LD）やファンクションブロック図（FBD）、構造化テキスト（ST）と併用することで、複雑な手順を読みやすく安全に運用できる。
SFCの概要と位置づけ
連続関数チャート（SFC）は、装置の振る舞いを「状態（ステップ）」と「状態間の条件付き遷移」のネットワークとして定義する。各ステップには出力や命令（アクション）を割り当て、条件が満たされると次のステップへ遷移する。ラダー図が接点論理中心であるのに対し、SFCは手順の構造・流れを前面に出すため、順序性・排他性・並列性の把握が容易で、立上げや保全時のトラブルシューティングを効率化できる。
基本要素（ステップ・遷移・アクション）
- ステップ：装置の安定した状態を表す。初期ステップは電源投入やリセット時に有効化される。
- 遷移：ブール条件式で定義され、成立時に上流のアクティブなステップから下流のステップへトークンを移す。
- アクション：ステップがアクティブな間に実行する処理（出力、FB呼び出し、タイマ等）。修飾子（N、S、R、P1など）で実行タイミングや保持挙動を指定する。
表記と構文ルール
初期ステップを明示し、遷移には評価される条件式（例：センサ入力、タイムアウト、インターロック解除）を記す。分岐（並列／選択）と合流を用いて複数の動作系列を同時進行させることができ、マクロステップにより下位手順を階層化する。アクション修飾子は「N（通常実行）」「S（セット保持）」「R（リセット）」などを用い、パルス動作や保持挙動の定義を明確化する。
簡単なシーケンス例
- 初期化（S0）→原点復帰（S1）→待機（S2）→開始条件成立で搬送（S3）→加工（S4）→排出（S5）→完了（S6）。
- 各遷移条件には「安全扉閉」「非常停止解除」「タイマ満了」「次工程の準備完了」などを設定する。
- 並列分岐で「治具クランプ」と「工具準備」を同時実行し、両方の完了で合流遷移させる。
ラダー図・FBD・STとの併用戦略
SFCは流れを設計し、各遷移条件やアクション内部の論理はラダー図やFBD、演算や文字列処理はSTで詳細化する併用が実務的である。これにより、上位の手順構造は可読性を保ちつつ、下位の信号処理は最適な言語で実装できる。I/O割付やFBのインタフェースは命名規約を統一し、SFCの各ステップから参照しやすくする。
設計手順（実務フロー）
- 要求機能の分解：運転モード、例外処理、手動介入を洗い出す。
- 状態定義：無駄なステップを排し、観測可能な完了条件を付す。
- 遷移条件の合意：安全・品質に関わるインターロックを優先決定する。
- 並列／選択の設計：時間短縮や再利用性を考慮しマクロ化する。
- 試験計画：正常系・例外系・復帰シナリオのテストシートを用意する。
メリットとデメリット
- メリット：手順の見通し向上、並列処理の明確化、保守・引継ぎの容易化、バッチ制御（ISA-88）との親和性。
- デメリット：小規模案件では過剰設計になり得る、過度な階層化で可読性が低下、工具間の表記差に注意。
実装・保守の注意点
PLCのスキャン周期内で遷移条件が適正に評価されるよう、エッジ検出やデバウンスを設ける。保持型アクションはリセット条件を必ず定義し、レースコンディションを避ける。非常停止や安全扉などの安全関連は安全PLCやハード有接点で担保し、SFC側は安全状態への速やかな収束と再起動手順を明確化する。変更時は差分レビューとバージョン管理を徹底する。
安全関連（非常停止・インターロック）
緊急停止時は全アクションを安全側に倒すフェイルセーフ設計とし、復帰時は初期ステップへ戻すか中間復帰を許容するかをSFCで明示する。インターロックは遷移条件に組み込み、誤動作時の隔離・再試行・停止の基準を定義しておく。
タイミングとパフォーマンス
タイマやカウンタの時定数は設備の物理応答（エアシリンダ速度、搬送遅延）と整合させる。並列分岐が多い場合はリソース競合（バルブ・軸）を調停し、優先度やミューテックス的設計でデッドロックを防ぐ。遷移密度が高い領域には計測点を設け、立上げ時のトレース性を確保する。
関連規格と用語
SFCはIEC 61131-3で規定され、原型はGRAFCET（IEC 60848）である。国内では「順序機能チャート」「シーケンシャル機能チャート」とも呼ばれる。バッチ制御の標準ISA-88との組合せにより、単位手順・操作の階層をSFCで整然と表現でき、再利用性と標準化が促進される。ツール間で記号や修飾子の方言差があるため、プロジェクト規約で表記と命名を統一すると良い。
SFCを用いた品質・保全の実務知見
連続関数チャート（SFC）では、例外ルートを通常ルートと同等の粒度で設計すると障害対応が迅速になる。各遷移にログを付与し、テスト時はステップ強制の機能で分岐網羅を確認する。オペレータ画面には現行ステップと次遷移条件を可視化し、復帰手順の誤操作を防ぐ。変更管理ではSFC差分のレビュー（手順追加・削除・条件変更）を必須化し、設備のライフサイクル全体で可読性と安全性を両立させる。