Description A report on my term as an intern for the Ground Electrical and Electronics Branch, Electrical Engineering Division, Engineering Directorate at KSC during the summer of 2014

Peavler, Kevin J.

NASA Technical Reports Server

NATIONAL	AERONAUTICS	AND	SPACE	ADMINISTRATION	
Summer	2014	Final	Report	
Kevin	J.	Peavler	
7/9/2014 
 
NASA ‐ Kennedy Space Center 
Engineering Directorate
Electrical Engineering Division 
Ground Electrical and Electronics Branch 
 
GS 5 step 1 
 
Electrical Engineering 
Florida Institute of Technology 
 
 
Supervisor 
 
 
Mike Lunceford 
 
 
 
 
 
 
 
https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20140016790 2019-08-31T15:52:59+00:00Z
 
  This summer was my fourth term working for NASA as a Career Pathways intern in the 
Ground Electrical and Electronics Branch of the Electrical Engineering Division of the 
Engineering Directorate (NE‐E7) at the Kennedy Space Center (KSC). My branch primarily works 
on Command and Control (C&C) systems for Ground Support Equipment (GSE). We use 
Programmable Logic Controllers (PLCs) to control the various end items on the GSE. This is the 
same branch that I worked for in my past rotations, and I continued to work with my mentor 
Reggie Martin and the other engineers in my building. I got straight to work on my first day, 
continuing on projects that I worked on before as if I never left. 
  My primary project for this summer was to continue working on the Ground Operations 
Demonstration Unit ‐ Liquid Hydrogen (GODU LH2) project, under the Advanced Exploration 
Systems (AES) program. This project is a full scale engineering test to develop a zero‐loss 
hydrogen transfer system and to study a technique for hydrogen densification. Basically, the 
system will allow us to load a rocket without losing any hydrogen due to boil off in the transfer 
lines, and fit more hydrogen in a smaller tank due to increased density. 
  My role on the project was to help with the design, fabrication, and testing of the C&C 
system. Our system consists of a Local Control Distributor (LCD) and three Remote I/O’s (RIO): 
RIO1, RIO2, and RIO3. The LCD is located in the command trailer in the clamshell building at our 
test site. I built and tested it last fall. It has the controller that stores and runs the software for 
the system. It communicates with several workstations via Ethernet so that users can manually 
control the system. An Ethernet line will be ran from the command trailer to RIO1 in the field 
with the test equipment, via RIO2 half way from the clamshell to the field. This summer I fit 
checked the LCD in the 19” server rack it will be installed in, as a preliminary check for when we 
are ready to install in the field. 
  I built RIO2 last fall, but the part of the project that was going to use it was cut due to 
funding limitations. The plan is that once the first part of the test is complete, the parts that 
were cut can be added back at a later time as continuing research. We still need to install RIO2 
because Ethernet communication on conductor is limited to around three hundred feet, and it 
is approximately five hundred feet from the clamshell to the field. It has an Ethernet switch 
inside of it which will act as a repeater to boost the signal all the way to the field. I made minor 
modifications to accommodate the changes. 
  RIO1 is the main RIO that will communicate with all of the valve actuators and sensors 
outside in the field. This will control the flow of hydrogen through the system, as well as control 
nitrogen pneumatic control lines and helium purge lines. Reggie designed and built this cabinet, 
although I was able to make recommendations on component layout and wire routing. This 
summer I updated our Ground Integrated Schematic (GIS) to reflect the design that Reggie 
built. I also put together a wire run list to help with the channel designations on the I/O section 
of the GIS and installation. I worked with Reggie to determine where the penetrations for our 
cables will be located and how to connect them to the I/O modules. 
  RIO3 is located inside of an ISO shipping container that houses the refrigeration unit for 
the project. We decided to build a small RIO for the ISO container to control everything inside 
of it so that we only needed to make one penetration into the container for Ethernet 
communication. I designed, built, and tested RIO3 this summer, and added the appropriate 
drawings in the GIS. This included determining what end items I had to control, what kind of 
signals they require, and what kind of I/O modules I needed for my PLC chassis. This RIO has 
several AC signals and power, and is in a relatively noisy environment for Electro Magnetic 
Interference (EMI), so I had to plan the routing of my wires. I decided to have all of my power 
come in at the top of the panel, and I sent all of the AC power and signals down the left vertical 
raceway and all of the DC power and signals down the right vertical raceway to the appropriate 
terminal blocks. This separation will help to reduce the chance of noise on the DC signals. 
  Overall, my primary responsibility was to handle the day‐to‐day design and prototype 
work for the project. I was responsible for prototyping the hardware, assisting the design of the 
system, and fabricating the connectors that will communicate with the end items. At the 
beginning of the summer we had a goal to install our system in the field in early August, after 
testing all of the RIOs with the LCD in the lab. 
  In order to design the system, I needed to know what we were supposed to control and 
how to actually control it. I was given a list of end items that we needed to control and went 
about prototyping how to wire them. I gathered data sheets on the end items and found wiring 
diagrams. I then got samples of the various valve actuators and other hardware so that I could 
wire them to a test chassis in the lab. I learned about analog vs discrete signals, AC vs DC 
signals, and 4‐20mA vs 1‐5V analog signals. I used what I learned in these prototypes to verify 
the design of the RIOs. 
  Last fall, my primary focus on this project was to order the wire and connectors needed 
to build the cables for the system. This summer, the parts I had put on the order began to 
arrive, and my new focus was to verify that they were correct and get them fabricated. Because 
there were some changes made to the system when I was gone, and because we were able to 
get some equivalent connectors from the Launch Equipment Test Facility (LETF) and the 
Cryogenics Test Lab (CTL), I had to order a few additional parts. 
  Getting the cables fabricated has been the biggest challenge so far, although it was 
mostly a project management issue. The original plan was to have our cable/connector team 
create cable subassembly drawings to send to the cable group, along with the hardware we 
procured. The cable group was going to build the cables for us, but our project manager tasked 
us to look into building the cables ourselves in order to save money. As the drawings were 
being created for the cable group, we looked into the process and determined that we could 
crimp and solder the conductors to the connectors, but we don’t have the proper equipment to 
pot and mold the cables. We would still need the cable group to do this part for us, which is the 
majority of their cost. 
  Potting is a process where a compound is poured in the backshell of a connector in 
order to make an airtight seal. This makes the connector rated for use in a Class I Div II 
hazardous environment (explosive gas, not present under normal operating conditions). 
Molding is a process where an epoxy is filled into a mold to create a strain relief on the 
backshell of a connector. These are standard processes for fabricating cable. 
  It took several weeks to determine how we were going to proceed, and this contributed 
to pushing back our August installation goal. Other contributing factors were that we had to 
wait for another set of procurements to go through including additional connectors, Ethernet 
switches, and Ethernet communication modules. We were going to use modules from old 
shuttle cabinets, but they did not support the Ethernet/IP communication protocols that our 
current PLCs use. This meant that we were delayed in finishing the fabrication of the RIOs and 
performing our integrated test in the lab. 
  This summer I had more responsibility on the project and got to see the design process 
from the design engineer’s viewpoint all the way to the project manager’s viewpoint. I had to 
set up meetings and interface with the fluids team members of the project. I had the chance to 
set up and run a teleconference with the manufacturer of the refrigeration system and with 
team members both here at KSC and at the Glenn Research Center (GRC) in Ohio. The primary 
goal of this teleconference was to ask questions about the interface to the refrigerator. 
  I had the opportunity to see some Verification and Validation (V&V) testing on a system 
called Crew Module Ammonia Servicing Subsystem (CMASS). CMASS will load liquid ammonia 
into the Orion Multi‐Purpose Crew Vehicle (MPCV) that will cool the heat shields during its 
reentry test on Exploration Flight Test 1 (EFT‐1) in December. My project last summer was to 
verify the design of the Kennedy Ground Control System (KGCS) Mobile Data Cart (MDC), a 
standalone mobile LCD with Record and Retrieval (R&R) capabilities. This cart is being used to 
control the CMASS hardware. A V&V test is a very formal test that is used to verify that the 
system operates the way it was intended and to buy off the formal requirements of the system. 
I learned a lot about the design cycle of a product and troubleshooting during operations. I 
even assisted in performing a water flow test as a component level verification of a scale that is 
used in the system. 
  I was also able to take advantage of various opportunities to see and learn about the 
spaceport and the wide spectrum of work that is going on. One of the most rewarding things 
was to participate in the annual Family Day. Last fall, I repaired the Constellation Test Article, a 
model of the Ares I that is controlled by a PLC and can go through an entire simulated launch 
sequence, from filling fuel tanks to releasing the umbilicals. I helped to get it ready for display in 
our lab on Family Day. I had a great time bringing my parents and brother to see what I do. 
  I also got to go to training, Hydrogen Safety Training, and I got to see many different 
facilities at KSC during my work term, including the MOSB, LCC, and LC39‐B. I have learned a lot 
about how the PLC I/O modules work, and how they should be wired to control devices. I was 
exposed to a lot of project management decisions and critical testing. I made it one of my goals 
to work with more of the engineers in my branch, and I was glad to be given real responsibilities 
on my project. 
  This has been a very productive and rewarding summer. I really enjoyed being 
welcomed back as if I never left, and I appreciated the opportunity to take more responsibility 
for my project. I have learned many lessons that will help me throughout my future career. 


Summer 2014 Final Report

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

NASA Technical Reports Server