可编程逻辑控制器(PLC)作为工业控制系统的核心设备,已经被广泛应用于各种自动化控制领域。PLC本质上是一种专用于工业控制的计算机,能够适应复杂的工业环境。随着PLC软件的规模越来越庞大、PLC设备越来越繁多,实际应用中爆发了很多问题,轻则会造成经济损失,重则将影响人身安全。因此,人们对PLC软件的正确性、安全性越来越重视,尤其是军用设备上使用的软件。IEC 61508标准明确指出,PLC软件在发布之前必须在功能、结构和安全等方面进行全面测试。随着PLC的广泛使用,出现了用于编辑PLC软件的集成开发环境和模拟PLC执行行为的仿真器。然而,这些PLC工具的软件测试方法基本以手动输入的测试用例为主,主要关心用户的需求。该方法不仅自动化程度低,而且无法在测试完成后提供有关代码覆盖率的信息。因此,迫切需要开发一个针对PLC软件的自动化测试工具。软件测试的第一个过程是为待测软件设计测试用例,但这个过程需要大量的劳动力,且非常耗时。为了设计高质量的测试用例,测试人员通常需要了解需求规范和程序结构。在本研究中,我们解决了IEC 61131-3 PLC标准中结构化文本(ST)编程语言的测试用例生成问题。ST是高层的文本编程语言,适合复杂的算法运算。我们提出了一种面向IEC 61131-3 ST语言的自动化生成测试用例的框架和算法,采用的是动态符号执行技术,结合了可满足性模理论。我们应用该方法实现了一个基于覆盖的自动化测试用例生成工具STAutoTester。该工具每迭代一次能够生成一条多周期的测试序列,多次迭代后可以得到最大覆盖率的测试用例集。我们进行了大量实验来评估STAutoTester。实验结果表明,STAutoTester能够有效的生成测试用例。测试用例集覆盖率高且数量少;测试用例生成时间短,降低了成本;测试过程不需人工干预,自动化程度高。在规模较大、逻辑复杂的软件上,能够发挥积极的作用。