Верификация процедур генерации и загрузки прикладных программ систем безопасности атомных электростанций методом обратного преобразования

22.06.2018 2018 - №02 Моделирование процессов в объектах ядерной энергетики

М.А. Белоносов В.Л. Кишкин С.А. Королев

https://doi.org/10.26583/npe.2018.2.14

Описан метод автоматической верификации прикладного программного обеспечения управляющих систем безопасности на базе аппаратуры ТПТС-СБ. Верификация выполняется путем сравнения двух математических моделей (ориентированных графов), одна из которых получена путем обработки исходных проектных данных – графических функциональных схем, а другая сформирована путем обратного преобразования программного кода, полученного из микроконтроллера. Вершинами в обоих графах являются функциональные блоки математических и логических операций, ребрами – связи между ними. Над построенными математическими моделями выполняется процедура сравнения – сопоставляются вершины и ребра графов, а также параметры вершин графов. Эквивалентность математических моделей является доказательством соответствия кода программы и исходной совокупности проектных функциональных схем.

Предложенный способ автоматической верификации позволяет доказать, что в процессе преобразования графических функциональных схем в код программы с последующей трансляцией и загрузкой кода в микроконтроллер в программу не внесено искажений. Постулируется, что любые искажения будут выявлены при выполнении процедуры верификации, которая выполняется штатно всякий раз после генерации и загрузки кода в микроконтроллер.

Решение обеспечивает приемлемую скорость при обработке больших объемов векторной графики, хранящейся в реляционной базе данных, и позволяет визуализировать результаты верификации. Предложенный способ реализован в инструментальных средствах GET-R1 для ТПТС-СБ и используется при разработке и верификации прикладного программного обеспечения систем безопасности Белорусской АЭС.

Ссылки

1. Белоносов М.А. и др. Инструментальные средства сквозного проектирования систем контроля и управления на базе ТПТС // Доклады БГУИР. – 2015. – Т. 2, – № 88. – С. 47-51.
2. International Electrotechnical Comission. Standard IEC61131. – 2003. –Vol. 3. – 226 p.
3. Зюбин В.Е. Программирование ПЛК: языки МЭК 61131-3 и возможные альтернативы // Промышленные АСУ и контроллеры. – 2005. – Т. 11. – С. 31-35.
4. Тимохин Д.С. и др. Структура автоматизированной системы управления технологическими процессами Белорусской АЭС с точки зрения безопасности // Доклады БГУИР. – 2015. – Т. 2. – № 88. – С. 28-32.
5. Нариц А.Д. и др. Комплекс средств автоматизации ТПТС-СБ // Доклады БГУИР. – 2015. – Т. 2. – № 88. – С. 38-42.
6. Tarjan R. Depth-first search and linear graph algorithms / XIIth Annu. Symp. Switch. Autom. Theory (swat 1971). – 1971. –Vol. 1. – No. 2. –pp. 146-160.
7. Филатова Н.Н. Структурный синтез схем автоматизации в условиях неполных требований к технической реализации // Известия ВолГТУ. – 2012. – Т. 4. – № 13. – C. 17-22.
8. Miedl H. Retrans – a tool to verify the functional equivalence of automatically generated source code with its specification. / Probabilistic Safety Assessment and Management (PSAM-III). – Crete, Greece, 1996. – pp. 137-147.
9. Бабурин Д. Е. Иерархический подход для автоматического размещения ациклических графов. Электронный ресурс: http://www.iis.nsk.su/files/articles/sbor_kas_09_baburin.pdf (дата доступа 02.02.2018).
10. Spцnemann M., von Hanxleden R., Fuhrmann D.I.H. On the automatic layout of data flow diagrams. Arbeit. 2009.
11. Зверков В.В. Программно-технические комплексы управляющих систем безопасности АЭС // Электрические станции. – 2017. – № 1. – С. 2-10.
12. Боженков О.Л. Системная инженерия АСУТП АЭС // Ядерные измерительно-информационные технологии. – 2009. – № 2. – С. 27-30.
13. Зверков В.В. Анализ подходов к построению АСУТП АЭС // Электрические станции. – 2015. – №8. – С. 2-6.
14. Korolev S., Tolokonsky А., Rogov V. The optimal approach for the processes of verification and validation of NPP software and hardware complexes // Journal of Physics: Conference Series. – 2017. – Vol. 781. – No. 1. – doi.org/10.1088/1742-6596/781/1/012048
15. Дунаев В.Г., Королев С.А. АСУТП энергоблоков АЭС с ВВЭР. В кн. Ядерная Энергетика. Проблемы. Решения. Ч. 1. / Под ред. М.Н. Стриханова. – М.: ЦСПиМ, 2011. – С. 315-356.
16. Зверков В.В. Автоматизированная система управления технологическими процессами АЭС. – М.: МИФИ, 2014. – 558 с.
17. МАГАТЭ, № SSR-2/1. Безопасность атомных электростанций: проектирование. Конкретные требования безопасности. Вена. 2012.
18. МЭК 61513-2002. Атомные электростанции. Системы контроля и управления, важные для безопасности. Общие требования.
19. МАГАТЭ NS-G-1.1. Программное обеспечение управляющих систем, важных для безопасности, выполненных на основе компьютерной техники. Руководство по безопасности. Вена. 2000
20. Системы управления и защиты ядерных реакторов. Серия: Безопасность атомных станций / Под ред. М.А. Ястребенецкого. – Киев. Основа-Принт. 2011. – 770 с.
21. Королев С.А., Толоконский А.О., Рогов В.В. Современные методы верификации программно-технических комплексов АСУТП АЭС на базе ТПТС // Электрические станции. – 2016. – № 8. – С. 9-15.

верификация обратное преобразование генерация кода системы безопасности микроконтроллер математическая модель инструментальные средства

Ссылка для цитирования статьи: Белоносов М.А., Кишкин В.Л., Королев С.А. Верификация процедур генерации и загрузки прикладных программ систем безопасности атомных электростанций методом обратного преобразования. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2018. – № 2. – С. 146-156. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2018.2.14 .