Construction and Verification of PLC LD-programs by LTL-specification

Kuzmin, E. V.; Sokolov, Valery A.; Рябухин, Дмитрий Александрович

doi:10.18255/1818-1015-2013-6-78-94

Cited by 4 publications

(4 citation statements)

References 1 publication

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

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

Section: построение программ плк по Ltl-спецификацииunclassified

“…Статья посвящена предложенному ранее [1][2][3][4][5][11][12][13] подходу к построению и верификации «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].…”

Section: Introductionunclassified

See 1 more Smart Citation

On the expressiveness of the approach to constructing PLC-programs by LTL-specification

Kuzmin

Ryabukhin

Sokolov

2016

Aut. Control Comp. Sci.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Статья посвящена подходу к построению и верификации «дискретных» программ логических контроллеров (ПЛК) по LTL-спецификации. Этот подход обеспечивает возможность анализа корректности программ логических контроллеров с помощью метода проверки модели (Model Checking). В рамках подхода в качестве языка спецификации программного поведения используется язык темпоральной логики LTL. Анализ корректности LTL-спецификации относительно программных свойств производится автоматически с помощью программного средства символьной проверки модели Cadence SMV. В статье демонстрируется состоятельность подхода к построению и верификации ПЛК-программ по LTL-спецификации с точки зрения тьюринговой мощности. Доказывается, что в соответствии с этим подходом для произвольной счётчиковой машины Минского может быть построена LTL-спецификация, по которой осуществляется её программная реализация на любом из языков программирования ПЛК стандарта МЭК 61131-3. Поскольку счётчиковые машины Минского равномощны машинам Тьюринга, то и рассматриваемый подход к программированию ПЛК будет обладать тьюринговой мощностью. В доказательстве основное внимание уделяется заданию поведения счётчиковой машины в виде набора LTL-формул и сопоставлению этим формулам конструкций языков ST и SFC. SFC представляет интерес с точки зрения специфики графического языка, а язык ST рассматривается в качестве базового в том смысле, что реализация счётчиковой машины на языках IL, FBD/CFC и LD сводится к переписыванию на них конструкций ST-программы. Идея доказательства демонстрируется на примере трехсчетчиковой машины Минского, реализующей функцию возведения числа в квадрат. Ключевые слова: программируемые логические контроллеры (ПЛК), построение и верификация ПЛК-программ, LTL-спецификация, счётчиковые машины Минского

show abstract

Section: построение программ плк по Ltl-спецификацииunclassified

Section: Introductionunclassified

On the expressiveness of the approach to constructing PLC-programs by LTL-specification

Kuzmin

Ryabukhin

Sokolov

2016

Aut. Control Comp. Sci.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Настоящая работа продолжает цикл статей по разработке и верификации управляющих программ ПЛК на основе LTL-спецификации [16][17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27][28][29][30][31][32]. Данный подход предлагает разрабатывать LTLспецификацию поведения программы, которая может быть непосредственно верифицирована методом проверки модели.…”

Section: Introductionunclassified

“…Данный подход предлагает разрабатывать LTLспецификацию поведения программы, которая может быть непосредственно верифицирована методом проверки модели. Более того, спецификация является конструктивной, то есть по ней однозначно может быть построена программа на некотором языке программирования (ST [16,25], LD [28,29], IL [30], CFC [19,20]) стандарта МЭК 61131-3 [33], а также модель поведения на входном языке верификатора Cadence SMV (http://www.mcmil.net/smv.html). LTL-спецификация обладает достаточной выразительностью для описания любого вычислительного процесса [17,18].…”

Section: Introductionunclassified

LTL-specification for development and verification of control programs

Neyzov,

Kuzmin

2023

Model. anal. inf. sist.

View full text Add to dashboard Cite

This work continues the series of articles on development and verification of control programs based on the LTL-specification. The essence of the approach is to describe the behavior of programs using formulas of linear temporal logic LTL of a special form. The developed LTL-specification can be directly verified by using a model checking tool. Next, according to the LTL-specification, the program code in the imperative programming language is unambiguously built. The translation of the specification into the program is carried out using a template. The novelty of the work consists in the proposal of two LTL-specifications of a new form — declarative and imperative, as well as in a more strict formal justification for this approach to program development and verification. A transition has been made to a more modern verification tool for finite and infinite systems — nuXmv. It is proposed to describe the behavior of control programs in a declarative style. For this purpose, a declarative LTL-specification is intended, which defines a labelled transition system as a formal model of program behavior. This method of describing behavior is quite expressive — the theorem on the Turing completeness of the declarative LTL-specification is proved. Next, to construct program code in an imperative language, the declarative LTL-specification is converted into an equivalent imperative LTL-specification. An equivalence theorem is proved, which guarantees that both specifications specify the same behavior. The imperative LTL-specification is translated into imperative program code according to the presented template. The declarative LTL-specification, which is subject to verification, and the control program built on it are guaranteed to specify the same behavior in the form of a corresponding transition system. Thus, during verification, a model is used that is adequate to the real behavior of the control program.

show abstract