Safety properties verification of ladder diagram programs

Programmable Logic Controllers ensure the control of many reactive systems. These controllers are most of the time programmed with the languages defined in the IEC 61131– 3 standard. Our goal is the verification of safety properties of programs written in one of these languages: the Ladder Diagram. The main approaches in this field are based on ModelChecking. We propose in this article a Theorem-Proving method by defining a formal framework to express and handle the Ladder Diagram programs with a specific algebra. Firstly, we translate the specific statements of the language into this algebra and we give some general theorems. Then, we present on an example an analysis leading to the verification of safety properties. RÉSUMÉ. Les automates programmables industriels assurent le contrôle-commande d’un grand nombre de systèmes réactifs. Leur programmation se fait le plus souvent avec des langages définis dans la norme IEC 61131–3. Notre objectif est la vérification de propriétés de sûreté dans les programmes écrits dans l’un de ces langages : le “Ladder Diagram”. Les principales approches dans le domaine abordent le problème par “Model-Checking”. Pour notre part, nous nous proposons d’explorer la voie du “Theorem-Proving” en définissant un cadre formel pour exprimer et manipuler les programmes “Ladder Diagram” dans une algèbre adaptée. Après avoir traduit les primitives de ce langage dans cette algèbre et donné des théorèmes généraux, nous présentons sur un exemple une analyse conduisant à la vérification de propriétés de sûreté.