Construction and verification of PLC LD programs by the LTL specification

Abstract

получена 28 октября 2013Ключевые слова: программируемые логические контроллеры, технология программирования, спецификация и верификация программ, релейные диаграммы Предлагается подход к построению и верификации LD-программ логиче-ских контроллеров (ПЛК) для «дискретных» задач. Спецификация программ-ного поведения проводится на языке темпоральной логики линейного време-ни LTL. Программирование осуществляется на языке LD (Ladder Diagram) по LTL-спецификации. Анализ корректности LTL-спецификации производит-ся с помощью программного средства символьной проверки модели Cadence SMV. Подход к программированию и верификации LD-программ ПЛК демон-стрируется на примере. Для дискретной задачи приводятся LD-программа, ее LTL-спецификация и SMV-модель.Целью статьи является описание подхода к программированию ПЛК, ко-торый бы обеспечивал возможность анализа корректности LD-программ ПЛК с помощью метода проверки модели.Поэтому изменение значения каждой программной переменной описывает-ся с помощью пары LTL-формул. Первая LTL-формула описывает ситуации, при которых происходит возрастание значения соответствующей переменной, вторая LTL-формула задает условия, приводящие к уменьшению значения пе-ременной. Рассматриваемые для спецификации поведения переменных LTL-формулы являются конструктивными в том смысле, что по ним производит-ся построение ПЛК-программы, которая соответствует темпоральным свой-ствам, выраженным этими формулами. Таким образом, программирование ПЛК сводится к построению LTL-спецификации поведения каждой программ-ной переменной. Кроме этого, по LTL-спецификации строится SMV-модель LD-программы ПЛК, которая затем проверяется на корректность (относитель-но дополнительных общепрограммных LTL-свойств) методом проверки модели с помощью средства верификации Cadence SMV.1 Работа проводилась при финансовой поддержке РФФИ, грант №12-01-00281-a. 2 Работа проводилась при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках ФЦП «Науч-ные и научно-педагогические кадры инновационной России»

HRPDF: A Software-Based Heterogeneous Redundant Proactive Defense Framework for Programmable Logic Controller

“…The application of formal methods in ICS security is still in continuous development. Existing work is mainly to perform model checking on PLC programs, most of which analyzes and models the control logic statically, such as [52][53][54][55]. It is worth mentioning that Janicke et al [56] proposed a runtimemonitoring technology to ensure the normal operation of ICS.…”

On the Expressiveness of the Approach to Constructing PLC-programs by LTL-Specification

“…Смысл концепции программирования ПЛК по LTL-спецификации [1][2][3][4][5][11][12][13] состо-ит в обеспечении возможности анализа корректности ПЛК-программ методом про-верки модели [8,9]. В соответствии с этой концепцией значение каждой переменной должно изменяться только в одном месте программы и не более одного раза за од-но полное выполнение программы при прохождении рабочего цикла ПЛК.…”

“…Статья посвящена предложенному ранее [1][2][3][4][5][11][12][13] подходу к построению и вери-фикации «дискретных» программ логических контроллеров по LTL-спецификации. Этот подход обеспечивает возможность анализа корректности программ логических контроллеров с помощью метода проверки модели (Model Checking) [8,9].…”

Construction of CFC-programs by LTL-specification

“…Статья продолжает серию работ [1][2][3][4][5][6][10][11][12][13], посвященных подходу к построению и верификации «дискретных» программ логических контроллеров по LTL-специфи-кации. Этот подход обеспечивает возможность анализа корректности программ ло-гических контроллеров с помощью метода проверки модели (Model Checking) [7,8].…”