Function Block Diagram (FBD) is one of the programming languages for programmable logic control-lers (PLCs). PLC programs are repeatedly run within a scan time for every execution. FBD programs consist of variables and function elements. Among the constituents of FBD programs, function blocks and feedback variables use the input or output values of the previous scan cycle to operate on. Because FBD programs are used for implementing safety-critical systems such as nuclear reactor protection systems, the ability to auto-matically generate of effective test cases is crucial. Researchers have recently developed automated test gen-eration techniques that satisfied structural test coverage criteria for FBD programs using symbolic execution, but the previous work was limited to generating test inputs for a single scan cycle; it could not generate test sequences for consecutive scan cycles. Such test sequences are essential for testing FBD programs that have internal states and feedback variables. This paper extends previous work by generating test sequences for FBD programs with internal states in a fully automated manner. The key technique involves gathering constraints for each consecutive scan cycle and solving those constraints using an SMT solver. We evaluate the effectiveness of the generated test set using mutation analysis with several subject programs, including real-world reactor protection system programs. The results of the empirical evaluation suggest that the proposed approach can generate effective test sequences for FBD programs.
Function Block Diagram (FBD)은 산업용 컴퓨터인 Programmable Logic Controller (PLC)의 표준 프로그래밍 언어 중 하나이다. 안전 필수 시스템 구현에 FBD 프로그램이 사용되면서 FBD 프로그램에 대한 체계적이고 자동화된 테스팅의 중요성이 높아지고 있다. 기존 연구에서 FBD 프로그램대상 구조적 테스트 커버리지를 만족하는 테스트 입력을 자동으로 생성하는 연구가 이루어졌으나, FBD 프로그램이 내부상태를 가지는 경우에 테스트 시퀀스를 자동으로 생성하지 못하는 한계가 있었다. 본 연구에서는 FBD 프로그램의 테스트 데이터를 생성하는 기존 연구를 확장하여 내부 상태를 가지는 FBD 프로그램을 테스트 할 수 있는 테스트 시퀀스의 자동 생성 기법을 제안한다. 제안한 테스트 시퀀스 생성 기법은 전 과정에서 자동으로 이루어진다. 제안한 기법의 주요 아이디어는 프로그램의 연속적인 사이클에 대한 제약점을 모두 고려한 프로그램 논리식을 구조적 커버리지 기준을 최대한 만족하도록 SMT 해결기로 풀어 테스트 시퀀스를 생성하는 것이다. 생성한 테스트 시퀀스를 실제 산업에서 사용하고 있는 원자로 보호 시스템 프로그램을 대상으로 뮤테이션 분석을 시행하여 효과성을 보여주었다. 또한, 다른 테스트 시퀀스 생성 기법과 생성시간을 비교하여 본 기법의 효율성을 평가하였다.
