MDD 기법을 활용한 산업 자동화 응용 자동 생성 프레임워크 = Automatic generation framework for industrial automation applications using MDD process

국문 초록 (Abstract)

산업 자동화 시스템의 응용 분야가 전문화되고 다양해짐에 따라 시스템의 핵심인 제어 응용의 복잡도와 신뢰성 요구 수준은 급격히 높아지고 있다. 이러한 수요를 충족시키기 위해 응용 개발 프로세스에 모델 기반 개발 (MDD: Model-Driven Development) 기법을 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 산업 자동화 응용 개발 과정에 MDD 기법을 적용함에 있어서 꼭 필요한 요구사항을 정의하고, 이들 요구사항에 기반하여 신뢰성 있는 검증된 산업 자동화 응용을 개발할 수 있는 프레임워크를 제안한다. 본 논문에서 제안하는 프레임워크는 정형 명세 언어인 타임드 오토마타 기반의 모델링 및 검증 툴인 UPPAAL을 통해 검증된 모델을 산업 자동화 응용으로 자동 변환하며 이 과정에서 모델과 생성된 응용의 행동 (behavior)이 동일함을 보장한다. 또한 통합개발환경 형태로 개발하여 UPPAAL 연동을 통한 모델링 및 검증부터 응용 생성과 실행까지 MDD 기법의 전 과정을 하나의 툴에서 제공하도록 하였으며, 범용 하드웨어와 운영체제 기반으로 패러다임이 전환되고 있는 산업 자동화 시스템에 적용할 수 있도록 다양한 플랫폼을 지원할 수 있는 구조를 채택하였다. 마지막으로 개발된 프레임워크의 동작을 보이고 평가하기 위해 예제 시스템으로 신호등 제어 시스템을 정의하였으며 이를 프레임워크를 통해 산업 자동화 응용으로 개발한 후 실제 산업 자동화 시스템 상에서 동작시켜 평가하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As industrial automation systems become more specialized and diverse, the complexity and reliability requirements of control applications, which are the core of the system, are rapidly increasing. In order to meet these demands, researches have been actively conducted to apply model-driven development (MDD) techniques to application development processes. In this paper, we define the necessary requirements for applying the MDD method to industrial automation application development process, and propose a framework to develop reliable and proven industrial automation application based on these requirements. The framework proposed in this paper automatically transforms a model verified through UPPAAL, which is modeling and verification tool based on a formal language timed automata, into an industrial automation application. In this process, it is guaranteed that the behaviors of the model and of the generated application are the same. Also, since it was developed in the form of integrated development environment (IDE), the whole process of MDD method from modeling and verification through UPPAAL to application creation and execution is provided by one tool. In addition, The framework has a structure capable of supporting various platforms so that it can be applied to the industrial automation system in which the paradigm is switched based on the general hardware and the operating system. Finally, in this paper, we developed the industrial automation application using the framework and evaluated the application by operating it on the real industrial automation system.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론
• 2. 연구 배경 및 관련 연구
• 2.1. 산업 자동화 시스템
• 2.2. 타임드 오토마타와 UPPAAL
• 2.3. 타임드 오토마타의 구현 문제
• 2.4. 관련 연구
• 3. 산업 자동화 응용 자동 생성 프레임워크 구현
• 3.1. 프레임워크 전체 구조
• 3.2. 모델링 및 검증 기능
• 3.3. 변환 알고리즘
• 3.4. 시스템 설정 툴
• 3.5. 다중 플랫폼 지원
• 3.6. 통합개발환경
• 4. 산업 자동화 응용 자동 생성 프레임워크 동작 평가
• 4.1. 시스템 명세 및 모델링, 검증
• 4.2. 프레임워크를 사용한 응용 생성
• 4.3. 동작 및 평가
• 5. 결론
• 참고 문헌
• Abstract
• 감사의 글