Industrial cyber-physical systems require complex distributed software to orchestrate many heterogeneous mechatronic components and control multiple physical processes. Industrial automation software is typically developed in a model-driven fashion where abstractions of physical processes called plant models are co-developed and iteratively refined along with the control code. Testing such multi-dimensional systems is extremely difficult because often models might not be accurate, do not correspond accurately with subsequent refinements, and the software must eventually be tested on the real plant, especially in safety-critical systems like nuclear plants. This paper proposes a framework wherein high-level functional requirements are used to automatically generate test cases for designs at all abstraction levels in the model-driven engineering process. Requirements are initially specified in natural language and then analyzed and specified using a formalized ontology. The requirements ontology is then refined along with controller and plant models during design and development stages such that test cases can be generated automatically at any stage. A representative industrial water process system case study illustrates the strengths of the proposed formalism. The requirements meta-model proposed by the CESAR European project is used for requirements engineering while IEC 61131-3 and model-driven concepts are used in the design and development phases. A tool resulting from the proposed framework called REBATE (Requirements Based Automatic Testing Engine) is used to generate and execute test cases for increasingly concrete controller and plant models.


翻译:工业自动化软件通常是以模型驱动的方式开发的,在模型驱动的工程过程中,以各种抽象层次的设计自动产生测试案例。要求最初以自然语言具体列出,然后用正式的本体学加以分析和具体规定。在设计和开发阶段,在设计与开发阶段与控制器和工厂模型一道完善要求,这样就可以在任何阶段自动产生测试案例。具有代表性的工业水处理系统案例研究说明了拟议形式主义的优点。CESAR欧洲项目提出的要求元模型用于需求工程设计,而IEC 61131-3和模型驱动的概念则在设计与测试阶段被越来越多地使用。

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