[发明专利]分析可编程逻辑控制器程序的方法、计算机程序和装置

说明书

公开了一种PLC程序分析方法，其中，程序(PROG)被转换(TRANS)成逻辑框架中的模型(MOD)，从所述模型(MOD)确定属性(Prop)。与用户规范(IntProp)相结合的所述属性由自动求解器(SMT)进行验证。如果属性(Prop)的对立是可满足的，则提供代表模型输入和内部存储器值的反例(PROOF NOK)。反例(PROOF NOK)被转换成所述模型的错误初始配置(IniConf)。利用所述模型错误初始配置(IniConf)模拟(EXE)模型的执行，并且记录所述模型模拟的错误中间配置(AST‑IntConf)直至所述属性违反。所述原始程序(PROG)的错误初始配置和错误中间配置(Lad‑IniConf，Lad‑IntConf)从所述模型的错误初始配置(IniConf)和所述模型模拟的错误中间配置(AST‑IntConf)得到并被显示出来。提供了一种用于执行所述方法的装置。

技术领域

本发明涉及用于分析以IEC 61113-3标准中描述的语言编写的程序的方法和装置。这种程序特别适用于可编程逻辑控制器(PLC)，以执行工业系统的控制。

本发明更具体地涉及用于分析、检测和纠正梯形图程序中的错误的方法和装置。

背景技术

可编程逻辑控制器(PLC)是工业数字计算机，其用作制造过程的自动化控制器(例如，装配线或机器人设备)。

PLC配备了根据输入和内部存储器的值计算输出的软件，因此取代了硬接线继电器、定时器和定序器。也称为梯形图逻辑的梯形图语言是一种用于开发PLC软件的编程语言。这种语言使用继电器逻辑硬件的电路图通过图形来表示PLC程序。标准IEC 61131-3描述了用于对PLC进行编程的其他几种语言中的梯形图语言。

软件开发过程的一部分专门用于调试。调试包括检查程序是否按照给定的规范安全运行。在生产环境中实施之前需要进行调试，因为工厂中的缺陷在人员和物质损失以及工厂关闭时间方面可能非常昂贵。

通常的方法是模拟方法，该模拟方法包括设置一些通过初始配置定义的测试并对所述测试执行程序以检查其在这些配置下的行为。该程序通常在工厂的软件模拟中执行。

这种方法的主要缺点是它不是穷尽的，而且很耗时，因此成本很高。这种非穷尽性使得几乎不可能保证所选测试在生产环境中一次涵盖程序的所有可能执行。在测试阶段之后，程序中可能会保留缺陷，因为唯一的保证是程序不会因测试的配置而出现缺陷。

模型检查方法包括连续执行要测试的程序的模型，而不是程序本身，以节省时间和资源。然而，与执行路径相关的复杂度尤其是对于工业应用来说通常是指数级的。测试效率受CPU时间限制，因此该方法仍不是穷尽的。

此外，测试部分或全部手动开发并运行，因为需要手动定义至少一些配置来生成和执行所述测试。虽然部分测试生成和执行可以被自动化，但这种方法的另一个缺点是测试的输出值仍然必须由程序员分析，关于缺陷的唯一可用信息是导致缺陷的输入和内部存储器的初始配置。因此，通常很难理解错误的根本原因以及所考虑的初始配置为什么会在程序的某个点导致该错误。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了一种可编程逻辑控制器程序分析方法，所述可编程逻辑控制器程序分析方法包括以下步骤：

-将可编程逻辑控制器程序类型的原始程序转换成逻辑框架中的模型；

-至少从所述模型和预定义语言形式化来确定所述原始程序的内部变量的一组属性；

-通过自动求解器验证与用户规范相结合的所述一组属性的可满足性，并且如果来自所述一组属性的属性的对立(contraposition)是可满足的，则提供所述属性对立可满足的一组代表模型输入和内部存储器值的反例，或者如果所述一组属性总是得到满足，则提供其确认；

-将反例转换成所述模型的错误初始配置，所述初始配置包括输入和内部存储器的初始值；