프로그래머블 로직 콘트롤러(PLC)가 원자력 계측제어 시스템과 같은 안전 필수 시스템 구현에 많이 사용됨에 따라, PLC 프로그램에 대한 정형검증의 필요가 높아지고 있다. 본 연구에서는 함수 블록 다이어램(FBD)으로 구현된 PLC 프로그램에 대한 자동화된 정형검증 기법을 제안한다. FBD 프로그램을 검증하기 위해서 먼저 FBD 프로그램을 검증언어인 Verilog로 변환하고, 변환된 Verilog모델에 대해 SMV 모델체커를 호출해 모델체킹을 수행한다. 자동화를 위해 FBD Verifier 도구를 개발하였다. FBD Verifier는 FBD 프로그램으로부터 Verilog 모델로의 자동변환 기능뿐 아니라 모델체킹 결과 생성된 반례를 직관적이고 효과적으로 분석할 수 있는 기능 또한 제공한다. 제안된 기법과 도구를 사용해 원전계측제어시스템 개발사업단의 원자로 보호시스템에 대한 방대한 양의 FBD 프로그램을 성공적으로 검증하였다.
As Programmable Logic Controllers (PLCs) are increasingly used to implement safety critical systems such as nuclear instrumentation & control system, formal verification for PLC based programs is becoming essential. This paper proposes a formal verification technique for PLC program implemented with function block diagram (FBD). In order to verify an FBD program, we translate an FBD program into a Verilog model and perform model checking using SMV model checker We developed a tool, FBD Verifier, which translates FBD programs into Verilog models automatically and supports efficient and intuitive visual analysis of a counterexample. With the proposed approach and the tool, we verified large FBD programs implementing reactor protection system of Korea Nuclear Instrumentation and Control System R&D Center (KNICS) successfully.
