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증명보조기 Coq을 이용한 래더 다이어그램 의미구조의 정형화
Formalization of Ladder Diagram Semantics Using Coq 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 소프트웨어 및 응용, v.37 no.1, 2010년, pp.54 - 59  

신승철 (한국기술교육대학교 인터넷미디어공학부)

초록
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산업자동화 분야에는 특수목적 마이크로콘트롤러인 PLC가 널리 사용된다. PLC 프로그램 분석과 검증을 위한 연구에서 우선적으로 해야 할 일은 PLC 프로그래밍 언어의 의미구조를 정형적으로 제시하는 것이다. 본 논문은 PLC 프로그래밍에 널리 사용하는 LD 언어의 의미구조를 정의한다. LD 언어는 그래픽 언어이기 때문에 먼저 텍스트 언어 Symbolic LD로 구문구조를 정형화한 다음에, Symbolic LD에 대한 의미구조를 정의할 수가 있다. 본 논문은 Symbolic LD의 의미구조를 자연 의미구조 기법으로 정의하고, 증명 보조기 Coq을 이용하여 정형화하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Special-purpose microcontrollers PLCs have been widely used in the area of industrial automation. For the research of analysis and verification for PLC programs, first of all we have to specify formal sematics of PLC programming languages. This paper defines formally the operational semantics of LD ...

주제어

#래더다이어그램   #동작 의미구조   #증명보조기 Coq  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 검증 도구는 물론이고 컴파일러와 가상기계도 PLC 언어의 정형적 인의 미구조에 기반하여 개발하는 것이 휘모리의 특징이다. 본 논문은 PLC 언어 중 하나인 LD 언어에 대한 정형적인 의미구조를 정의한다. LD 프로그램의 정형적 인의 미구조는 LD 언어 컴파일러에 대한 정형적 검증을 가능하게 하고, LD 프로그램 시뮬레이터(가상기계)의 구현에 기반이 된다.
  • 본 논문은 산업자동화에 사용되는 PLC 언어 LD의 정형적인 의미구조를 정의하고 증명 보조기 Coq에서 정형화한 다음에, 관련 성질을 증명하는 예를 보여주었다. PLC 언어들은 구문구조와 의미구조의 설계시에 정형 설계 기법을 사용하지 않아서 엄밀한 정의가 존재하지않으므로 구현된 시스템마다 조금씩 다른 의미를 가지게 된다.
  • 프로그래밍 언어에 대한의미구조를 Coq에서 작성하고 그 성질들의 증명을 개발하면 정형 검증이 가능한 변환기(컴파일러), 분석기, 검증기, 시뮬레이터(인터프리터) 등을 구현하는 것이 가능하다[10]. 본 논문은 이러한 목적을 위해서 LD 언어의의 미구조를 Coq에서 작성한다. 타이머가 포함된 PLC 프로그램을 Coq에서 모델로 만드는 시도가 있었지만 [11] 아직까지 PLC 언어의 의미구조를 Coq에서 정형화하는 시도는 없었다.
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참고문헌 (13)

  1. IEC. International Standard IEC 61131-3 Programmable controllers ？ Part 3: Programming languageeees 2nd Edition International Electrotechincal Commission, 2003. 

  2. S. Shin, M. Kwon, and S. Rho, Whimori CDK: a Control Program Development Kit, The International Conference of COMPUTING in Engineering, Science and Informatics, 2009. 

  3. M. Bani Younis and G. Frey. Formalization of existing PLC Programs: A Survey Proceedings of CESA 2003 paper no. S2-R-00-0239, 2003. 

  4. O. Rossi, Ph. Schnoebelen. Formal Modelling of Timed Function Blocks for the Automatic Verification of Ladder Diagram Programs 4th Int. Conf. Automation of Mixed Processes: Hybrid Dynamic Systems pp.177-182, 2000. 

  5. I. Hatono, K. Baba, M. Umano, H. Tamura. Automatic Generation of Fault Detection Models for Programmable Constroller-Based Manufatureing Systems Using Complementary-Places Petri Nets IFAC World Congress, 1996. 

  6. S. Shin and S. Roh. Operational Semantics for Instruction List with Functions Journal of Korea Informaion Processiong Society vol.14-A, no.7, 2007 (in Korean) 

  7. Ralf Huuck. Software Verification for Programmable Logic Controllers Ph.D dissertation, Christian- Albrechts-Universitat zu Kiel, 2003. 

  8. Ben Lukoschus. Compositional Cerification of Industrial Control Systems Ph.D dissertation, Christian- Albrechts-Universitat zu Kiel, 2005. 

  9. Y. Bertot and P. Casteran. Interactive theorem proving and program development: Coq'Art : the calculus of inductive constructions Texts in theo retical computer science, Springer, 2004. 

  10. Y. Bertot. Theorem proving support in programming language semantics Research report no.6242, INRIA Sophia Antipous, 2007. 

  11. H. Wan, G. Chen, X. Song and M. Gu. Formalization and Verification of PLC Timers in Coq 33rd Annual IEEE International Computer Software and Applications Conference pp.315-323, 2009. 

  12. M. Kwon, S. Shin. Translating Ladder Diagrams into Instruction List Using Partial Order Relation KIISE KCC, 2008 (in Korean) 

  13. Coq scirpit for Formalization of Ladder Diagram Semantics, http://pllab.kut.ac.kr/Coq/ldsemantics/ldsemantics.html 

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