Systematischer Entwurf, formale Modellierung und modellbasierte Validierung von Steuerungen in Ablaufsprache

Ablaufsprache (AS, engl.: Sequential Function Chart / SFC) ist eine mächtige, in der Norm EN 61131-3 standardisierte graphische Programmiersprache, die sich als industrieller Standard für die Entwicklung von Ablaufsteuerungen etabliert hat. Dieser Beitrag stellt eine durchgängige Werkzeugkette vor (siehe Abb. 1), die den gesamten Entwicklungsprozess für Ablaufsteuerungen von der systematischen Verfeinerung informeller Spezifikationen in AS-Programme anhand der DC/FT-Methode [1,2] bis hin zu modellbasierten Validierung oder Optimierung abdeckt. Da die in der Norm EN 61131-3 definierten Ausführungsregeln für AS-Programme nicht eindeutig sind (siehe z.B. [3,4]), sodass augenscheinlich identische AS-Programme je nach Implementierung unterschiedlich ausgeführt werden können, basiert die Werkzeugkette auf einer formalen, eindeutigen Definition der Syntax und Semantik von AS, die zudem ausschließlich sichere AS-Programme erzeugt, die niemals in Deadlocks enden können [5,6]. Basierend auf dieser formalen Definition werden AS-Programme algorithmisch in automatenbasierte Modelle übersetzt, die zur modellbasierten Validierung (entweder durch Simulation oder durch rigorose Verifikation) und Optimierung an Anlagenmodelle in verschiedenen Modellformalismen gekoppelt werden können.